电压增幅对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

研究了硅酸盐体系微弧氧化过程中,电源电压增幅对放电火花形态及AZ91D镁合金膜层的厚度、表面形貌和耐蚀性有影响。结果表明,随着脉冲电压增加,电弧的弧斑亮度增强、尺寸变大,但数目减少,大弧倾向增加;微弧氧化膜层的厚度增厚,但成膜速率降低;膜层表面熔融物颗粒增大,表面孔径增加,粗糙度增加;腐蚀率呈现出先减小后增加的趋势。当电压增幅为100~150 V时,其过程稳定性、成膜速率、膜层外观质量和耐蚀性等方面的综合性能相对最优。     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12 A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能。结果显示:随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能。     

过电压对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

采用自行研制的大功率微弧氧化电源在频率700 Hz、占空比20%的条件下进行微弧氧化实验:并测量陶瓷膜层的厚度,观察膜层微观形貌,通过盐雾试验来评定陶瓷膜层的耐蚀性.研究发现:随过电压的升高,镁合金微弧氧化膜层厚度增加,表面熔融物颗粒增大,膜层表面变粗糙,陶瓷层的耐蚀性呈先增加后降低的趋势;并且陶瓷膜层耐蚀性在过电压为100～150 V时较好,因此镁合金微弧氧化要选择适当的过电压.     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能.结果显示：随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能.     

复合电解液体系下镁合金微弧氧化膜层研究

在硅酸钠-磷酸钠复合电解液体系中,以ZK60镁合金为研究对象进行微弧氧化,利用电压-时间曲线,扫描电镜,X射线衍射分析等研究复合电解液的微弧氧化过程,膜层微观形貌及物相组成,并通过全浸实验和划痕实验等测试手段,研究微弧氧化膜层的耐蚀性能和膜基结合力。结果表明,该体系下微弧氧化过程分为阳极氧化膜生成阶段、微弧氧化膜快速生长阶段和电压微小下降过程,以及微弧氧化膜修整阶段;Mg O和Mg2Si O4为膜层主要构成相;膜层表面平整光滑,与基体相比,微弧氧化膜层的腐蚀速率为0.3229 g/(m2·h),耐蚀性显著提高;且具有较高的膜基结合力,其高临界载荷8.49 N。     

镁合金微弧氧化膜层结构分析

对镁合金微弧氧化膜层结构进行分析测试,所采用的手段主要有X-ray、SEM、EDS和XPS.通过测试发现,膜层中的物相Mg、MgO、MgSiO3、MgAl2O4会随着膜层深度的不同有不同的分布.通过表面价态和结合能的分析,发现膜层中还含有少量的SiO2和Al2O3.并测试了一些含Mn或Cr的着色膜表面,发现样品表面不含有Mn或Cr元素,这些元素应该是通过表面层多孔结构进入到膜层较深处参与反应并分布在膜层深处.     

微弧氧化膜层对压铸镁合金拉伸性能的影响

利用自主开发的微弧氧化工艺处理了实际镁合金压铸试样,并探讨了微弧氧化膜层对镁合金基体拉伸性能的影响。研究发现,微弧氧化处理的镁合金压铸件试样表面的膜层厚度均匀、色泽均一;膜层含有MgO、MgAl2O4及Mg2SiO4等物相,且MgO含量随处理时间的延长而增加;处理时间合适时,膜层几乎不影响镁合金基体的拉伸性能,但随着处理时间的增加,由于膜层中存在的诸多缺陷而使基体的拉伸性能开始有所下降。     

电解液组分对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响

在含有Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3及C6H5Na3O7的硅铝复合电解液中,采用恒电流方式对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理。利用扫描电镜、膜层测厚仪、全浸泡试验和极化曲线等方法研究了陶瓷膜层的形貌特征、厚度以及耐蚀性能。结果表明,随着Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3及C6H5Na3O7含量的增加,微弧氧化陶瓷膜层的耐蚀性基本均呈现出先提高后降低的变化趋势;经正交试验优化后,当电解液中Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3和C6H5Na3O7的含量分别为15g/L、9g/L、2g/L、3g/L、5mL/L及7g/L时,膜层耐蚀性最好。经过微弧氧化处理后试样的腐蚀电流密度较镁合金基体降低了近2个多数量级,自腐蚀电位提高了近73mV,镁合金的耐蚀性能得到了显著提高。     

工艺因素对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

本文通过对镁合金微弧氧化膜制备中电流密度、电压、脉冲频率、占空比、电解液配方、浓度、温度、电导率、氧化时间等的分析,表明电参数和非电参数都是影响微弧氧化膜层形成、组织结构和性能的重要因素.     

镁合金微弧氧化涂层表面原位制备MgCr-LDH层及其耐蚀防护机制研究

为了进一步提升镁合金耐蚀性,将水滑石(layered double hydroxides LDH)与微弧氧化结合(MAO)制备一种主动防护的高耐蚀复合涂层。本文采用原位法成功在AZ31镁合金MAO涂层表面制备了层间含NO3-的MgCr-LDH层,构成LDH/MAO复合涂层,研究原有MAO涂层表面LDH的微观组织结构及其与原始MAO涂层的相互作用,并利用长时间浸泡法和电化学法测试MgCr-LDH/MAO复合涂层试样在3.5wt%NaCl溶液中的耐蚀性能,揭示LDH层耐蚀保护机理,研究结果显示：LDH易于在镁合金表面MAO层的孔洞中形成,最终生成均匀致密片状结构的层。LDH的原位生长过程对原始MAO涂层没有破坏,MgCr-LDH与MAO涂层之间属于化学结合,具有强的粘附性与机械稳定性。MgCr-LDH/MAO复合涂层明显提高了AZ31镁合金的耐腐蚀性能,LDH层的其防腐保护机制主要表现为两部分,一是LDH均匀形成于原始MAO层上,有效的覆盖了MAO层的孔洞与裂纹,阻挡氯离子通过MAO涂层的固有缺陷进入合金基体产生破坏。二是LDH的硝酸根层间阴离子能够与腐蚀环境中的氯离子进行离子交换,降低溶液中的氯离子浓度,从而延长涂层的耐蚀保护性。     

生长速率对镁合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的影响

硅酸盐电解液体系中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,膜层厚度相同但生长速率不同是本研究的实验设计特色。通过调节电源电压,使得膜层的生长速率分别为1μm/min、5μm/min、15μm/min和25μm/min,从而制备出生长速率不同但厚度相同的微弧氧化膜层,对膜层的微观结构及耐蚀性进行定性及定量研究,从实验室研究及实际应用角度对不同生长速率的各膜层进行综合对比分析。结果表明,生长速率对膜层的表面孔隙率、微孔的尺寸及数量,膜层的质量及质量厚度比,以及膜层耐蚀性均有较大的影响,但对膜层中的成分及元素分布基本无影响;在工业应用中,膜层生长速率的选择,应将膜层的生产效率和膜层性能统筹考量,本研究中生长速率为15μm/min的膜层显示出这样的优势。     

镁合金抑弧氧化膜层的结构及性能研究

目的了解镁合金抑弧氧化膜层的结构、成分及性能。方法在含有机胺的碱性电解液中,对AZ80镁合金进行抑弧氧化,采用扫描电子显微镜分析、X射线能谱分析、电化学极化曲线测试、摩擦磨损实验等手段测定氧化膜层的结构组成及耐蚀、耐磨性能。结果镁合金抑弧氧化膜层呈双层结构,表层疏松多孔,底层致密。疏松层的摩擦系数在0.2以下,致密层的摩擦系数约为0.8。镁合金经抑弧氧化处理后,腐蚀电位比氧化前仅略有降低,但腐蚀电流密度降低显著。结论抑弧氧化膜降低了镁合金材料的腐蚀速率,提高了其耐蚀、耐磨性能。     

Tribological and Electrochemical Corrosion Properties of CNT-Incorporated Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) Coatings on AZ80 Magnesium Alloy

Plasma electrolytic oxidation (PEO) coatings were carried out in silicate-based electrolyte embedded with various amounts of carbon nanotube (CNT) additives (0, 0.5, 1, 2 and 4 g/L) on AZ80 magnesium alloy substrate. Microstructure, tribological and electrochemical corrosion properties of the coated specimens were investigated. The results demonstrated that the increasing CNT additions into the electrolyte resulted in a gradual increase in the thickness of PEO-coating layer. The CNT addition to the electrolyte by 0.5 g/L resulted in a slight decrease in the roughness of PEO-coating above which it continually increased. Wear resistance of the PEO-coated specimens showed a gradual improvement with increasing CNT-incorporation within the coating. The electrochemical corrosion tests revealed that the best corrosion resistance was found after the CNT addition into the electrolyte by 0.5 g/L due to the better roughness values, more homogenous coating layers and less pore formation.     

Electrolyte Optimization of Microarc Oxidation of Magnesium Alloy

MAGNESIUM alloy has many excellent features,suchas low density,high specific strength,specific rigidity,good damping performance,and good electromagneticshielding performance.Therefore,magnesium alloy hasalready been increasingly applied to aviation,automotive and electronic industry.But its corrosionresistance is not so good that its application is greatlylimited.In order to improve the corrosion resistance ofmagnesium alloy,most researchers have used microarcoxidation techniques to acquir…     

Mg-Al4C3-Ce中间合金对AZ91D镁合金显微组织与性能的影响

采用粉末原位合成工艺成功制备了新型Mg-50％Al4C3-xCe (x=2％、4％、6％、8％)中间合金,并利用x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对其进行物相鉴别和形貌分析.在AZ91D镁合金中加入1.2％(Mg-50％Al4C3-xCe)中间合金可明显细化枝晶组织,枝晶形貌由六重对称的树枝状演变为花瓣状,而且晶粒尺寸明显减小.当中间合金中Ce含量为6％时,合金的平均晶粒尺寸由基体合金的360 μm降至65 μm.显微组织的细化有利于合金的强韧性能及耐腐蚀性能的明显提高.     

镁合金表面等离子束熔凝处理的组织和耐蚀性研究

研究了常压等离子束扫描加热AM60镁合金表面的组织与耐蚀性,分析了等离子束电流对表面熔凝层深度、硬度的影响.结果表明,在镁合金表面采用等离子束快速熔凝处理后,得到非常细密的单相α固溶体组织,熔凝层硬度达到160～200 HV0.05,深度达到0.9～1.7 mm,并且大幅度提高了镁合金表面的耐蚀性;随着等离子束电流的增加,熔凝层的深度增大,硬度下降.     

AZ31B镁合金表面微弧电泳复合膜层微观结构及耐蚀性表征

采用微弧氧化技术在AZ31B镁合金表面制备陶瓷层,利用其表面多孔结构借助电泳技术沉积有机膜层,对比研究陶瓷层和复合膜层表面粗糙度、表面及截面形貌、电化学性能及划伤腐蚀特性。结果表明:陶瓷层表面放电微孔被电泳层完全填充并形成均匀膜层,复合膜层表面粗糙度明显降低;微弧电泳复合膜层腐蚀电流密度与陶瓷层和基体相比分别降低2个和4个数量级,极化电阻分别增大2个和4个数量级,腐蚀倾向降低;微弧电泳复合膜层电化学阻值与陶瓷层相比增加4个数量级,同时电容值降低4个数量级,耐蚀性显著提高;由于陶瓷层与电泳层的机械嵌合作用,复合膜层划伤腐蚀过程表现为基体腐蚀及陶瓷层与基体界面的破坏,复合膜层界面处结合完好。     

镁合金表面锌合金化层组织及性能研究

采用消失模铸造方法在镁合金表面制备了一层锌合金化层,并对合金化层进行了光学显微分析、扫描电镜分析、能谱分析、X射线衍射及腐蚀性能分析.研究结果表明:当充型到合金化涂料层表面的镁合金液体温度较低时,镁合金表面锌合金化层才能形成;合金化层的组成物相为Mg17Al12、Al5Mg11Zn4、Zn、Mg;合金化过程中锌一方面可以参与合金化反应形成蜂窝状物质Al5Mg11Zn4,另一方面可以诱导镁合金表面形成Mg17Al12和α-Mg组成的共晶组织;经合金化后的镁合金自腐蚀电位升高,自腐蚀电流下降,耐蚀性能上升.