不同电解液对2A12铝合金微弧氧化膜耐磨性能的影响

研究在40g/L Na2Si O3溶液中添加8g/LNa2WO4,并在混合电解液中加入ZrO2颗粒,在2A12铝合金基体上原位生长微弧氧化陶瓷膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对陶瓷氧化膜微观形貌、元素含量、相组成进行分析,通过摩擦磨损实验检测微弧氧化膜的耐磨性。实验结果表明,添加8g/L Na2WO4生长的陶瓷膜由α-Al2O3和mullite相组成;10N载荷下摩擦,氧化膜致密层完好耐磨;在40g/L Na2Si O3、8g/L Na2WO4混合电解液中添加150g ZrO2制备ZrO2-Al2O3复合陶瓷膜,由α-Al2O3、t-ZrO2和m-ZrO2相组成,30N载荷下摩擦4200s致密层未见脱落。     

镁合金微弧氧化膜层的组织分布

研究了镁合金微弧氧化膜层的组织分布情况。在碱性电解液(NaH2PO4/Na2SiO3/NaAlO2:5～20g/L,NaOH:1～5g/L,KF:5～8g/L,Na3C6H5O7:0.5～2g/L,EDTA:0.5～2g/L)中,以AZ91镁合金为基体制备出微弧氧化陶瓷薄膜,制备时采用恒电流控制模式,电流密度为20A/dm2;采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜和X-ray衍射仪(XRD)研究了氧化薄膜的微观组织结构。发现:(1)在所研究的3种电解液体系中,选用硅酸盐电解液制备的膜层具有较好的组织形貌;(2)氧化膜的两层结构中,致密层占整个膜层厚度的绝大部分,大约在75%～85%之间;(3)电解液中的成膜元素如Si、Al、P主要分布在膜层的表面层中,致密层则主要由Mg、O两种元素构成;相应的物相构成中,MgSiO3、MgAl2O4或Mg3(PO4)2主要分布在表面层中,致密层则主要由MgO构成。     

镁合金微弧氧化黄色陶瓷膜的制备和结构研究

用微弧氧化方法在AZ91D镁合金基体上获得黄色的氧化膜陶瓷层,分别研究了电解液的成分和添加剂对氧化膜的影响规律.结果表明:样品在Na2SiO3为主盐溶液中加入KMnO4的电解液体系进行微弧氧化反应,可以得到颜色均匀、致密性较好的黄色氧化膜陶瓷层;添加柠檬酸钠能降低起弧电压和弧光的强度,减缓反应速度,并且防止孔蚀形成,从而使形成的氧化膜陶瓷层更加致密.     

镁合金微弧氧化绿色陶瓷膜的制备

为了开发更多颜色的微弧氧化陶瓷膜层,通过试验在AZ91D镁合金表面制备出了绿色陶瓷膜层,分别研究了着色盐K2Cr2O7添加量为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4g/L时和微弧氧化时间为5,10,20,30,40 min时对陶瓷膜的影响规律.结果表明:在10 g/L NaAlO2、1 g/L K2Cr2O7、少量NaOH和H2O2的电解液中进行微弧氧化着色反应,可以得到颜色均匀、致密性较好的绿色陶瓷膜层;陶瓷膜颜色的深浅可以通过微孤氧化时间来控制,微弧氧化时间越长,所得到的膜层颜色越深.绿色氧化膜的成分主要由MgO、Al2O3和MgCr2O4组成,其中MgCr2O4是使膜层产生颜色的物质.     

2024铝合金阳极氧化、电解着黑色工艺优化及膜的性能

为了在2024铝合金表面获得结合力好、耐候性好及黑色纯正的阳极氧化膜,首先在硫酸电解液中对2024铝合金进行阳极氧化,之后在Sn-Ni-Cu-Co电解液中进行电解着黑色,采用SEM,XRD,EDS分析膜层的表面形貌、截面特征、成分及膜中的元素分布,优选了阳极氧化、电解着色电解液的成分;从金属颗粒沉积、氧化还原方面分析了电解着色的机理。结果表明:最佳阳极氧化液配方为100.0 g/L H2SO4,5.0 g/L H3BO3,2.0 g/L(NH4)2SO4,2.0 g/L苹果酸,2.0 g/L MgSO4,1.5 g/L Al2(SO4)3;最佳着色液配方为15 g/L SnSO4,10 g/L NiSO4,10 g/L CuSO4,10 g/L C4H6O4Co,3 g/L FeSO4;在Sn-Ni-Cu-Co电解着色液中,Sn2+,Co2+,Cu2+等通过还原反应以单质的形式沉积于氧化膜层的孔隙或底部,通过多重散射使氧化膜颜色加深,从而得到了黑色的氧化膜;最佳氧化膜颜色为石墨黑,结合力及耐候性均较好。     

镁合金高压阳极氧化工艺研究

为开发耐蚀性能优良的镁合金阳极氧化工艺,用正交试验对AZ91D镁合金高压阳极氧化成膜工艺进行了研究,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、全浸腐蚀试验和极化曲线等分别研究了镁合金阳极氧化膜层的表面形貌、相成分、元素成分、价态和膜层的耐蚀性等.获得了AZ91D镁合金高压阳极氧化的最佳成膜工艺参数为:10 g/L KOH,5 g/L NaF,5 g/L Na2SiO3,0.5 g/L Na2B4O7, 100 mL/L乙二醇, 75 mL/L丙三醇, 50 mL/L组分G;电流密度 8.9 mA/cm2,氧化时间 30 min.在最佳工艺下所得阳极氧化膜层呈多孔结构,孔洞分布比较均匀,孔径尺寸约为1～2 μm;氧化膜层主要由Al2SiO5、MgF2和MgAl2O4相组成;氧化膜层的耐蚀性明显优于传统含铬DOW17工艺所得氧化膜层的耐蚀性.     

镁合金环保型化学氧化处理

为优化工艺参数,提高镁合金的耐蚀性,利用正交试验法在无铬、无磷的环保型化学氧化液中对镁合金AZ31的化学氧化工艺进行了优化,得出最佳工艺参数:0.03 mol/L KMnO4、0.1mol/L Na2B4O710H20、氧化温度40℃、氧化时间5min.同时利用扫描电镜、x射线衍射和动电位极化等方法分析了优化参数下生成的氧化膜的表面形貌、厚度、组成和耐蚀性能.结果表明:镁合金AZ31在环保型化学氧化液中形成了一层厚约2～3μm、含有一定量MgAl2O4的保护性氧化膜,该氧化膜可以使镁合金AZ31在3%NaCl溶液中的腐蚀速度仅为镁合金的1/15,对镁合金起到了有效的保护作用.     

LY12铝合金在Na2SiO3电解液中微弧氧化着色处理研究

在Na2SiO3溶液中加入以K4[Fe(CN)6]为主的添加剂,获得了不同色度的微弧氧化膜层.研究了电解液浓度的变化,氧化时间的长短对膜层色度的影响.结果表明:随着Na2SiO3溶液浓度和K4[Fe(CN)6]浓度的增大以及处理时间的增加,微弧氧化膜层增厚,颜色变深,生成不同色泽的膜层;随着电压的升高,膜层厚度增加,膜层的色泽均匀度随之提高,但电压过高,膜层将变得粗糙,甚至容易脱落.     

Na2SiO3-Na2WO4-丙三醇电解液中Na2SiO3对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成的影响

电解液组成对微弧氧化陶瓷膜的形成具有重要作用。在Na2SiO3-Na2WO4-丙三醇复合电解液体系下，对ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷膜的形成进行研究，通过改变Na2SiO3的含量，研究了其对微弧氧化的临界起弧电压、稳定氧化时间、陶瓷膜层厚度、膜层生长速率和陶瓷膜层相组成的影响。结果表明：Na2SiO3含量从6g／L到12g／L变化时，膜层厚度从154μm逐渐增加到174μm；稳定氧化时间由27min缩短为18min；膜层生长速率约从5．70μm／min提高到9．67μm／min；但Na2SiO3含量超过12g／L时，膜层厚度却不再增加了；当Na2SiO3含量为14g／L时，膜层厚度为166μm；当Na2SiO3含量为8g／L时，临界起弧正向电压达385V，负向电压达最低值为27V。XRD分析表明：陶瓷膜层中含有莫来石、SiO2、α-Al2O3和γ-Al2O3相，陶瓷膜层的莫来石、Si02、α-Al2O3和γ—Al2O3相含量随电解液Na2SiO3含量变化而变化。     

C3H8O3在ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成中作用机理的研究

在含Na2SiO38g/L、NaOH 2g/L、Na2WO42g/L、Na2EDTA 2g/L的电解液和正/负向电压取480/130V的条件下,通过改变C3H8O3的含量,对ZAlSi12Cu2Mg1进行微弧氧化处理。研究结果发现,添加C3H8O3可明显地细化电解液中的胶粒,改善微弧氧化膜的致密性和平整性,增加膜层厚度,提高膜层硬度。当C3H8O3的含量由0mL/L增加到10mL/L时,胶粒的平均粒径从10530.6nm几乎线性减小到2615.8nm,膜层氧化物颗粒尺寸变小,致密层所占比例增加,膜层厚度从63μm增加到156μm,膜层硬度提高到894HV;而含量超过10mL/L时,临界起弧正向电压升高至408V。电解液中加入C3H8O3,膜层中除了莫来石相,还出现了α-Al2O3、γ-Al2O3、WO3和SiO2相。     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的微观结构、相成分和耐腐蚀性能

为获得耐腐蚀性优良的镁合金表面膜层,在含5 g/L硅酸钠、2 g/L磷酸钠和1 g/L氢氧化钠的复合溶液中,用自制设备对AZ91D镁合金进行了微弧氧化.利用扫描电镜和X射线衍射分析了AZ91D 镁合金表面微弧氧化陶瓷膜的表面形貌、截面结构和相组成.结果表明:AZ91D 微弧氧化陶瓷膜由疏松层和致密层组成,疏松层陶瓷膜疏松,厚度较大,且存在一些孔洞;致密层陶瓷膜与基体金属结合紧密,陶瓷膜主要由MgO,Mg2SiO4,Mg3(PO4)2和MgAl2O4组成.在3.5%的NaCl溶液中,微弧氧化陶瓷膜的自腐蚀电位为-1 390 mV,而镁合金基体的为-1 540 mV,表明经微弧氧化处理后AZ91D 镁合金的耐蚀性有较大提高.     

电解液中Na_2WO_4对Ti_2AlNb微弧氧化膜结构及摩擦磨损性能的影响

选取硅酸盐/磷酸盐体系在Ti_2AlNb表面制备微弧氧化陶瓷膜,利用SEM,XRD,XPS等研究了电解液中Na_2WO_4对氧化膜生长过程、微观结构及成分的影响,同时评价了Ti_2AlNb微弧氧化膜的摩擦磨损行为。结果表明:硅酸盐/磷酸盐电解液中,氧化膜生长速率仅为0.08μm/min,膜层较疏松,表面存在大孔相连的"网状"结构,主要相组成为金红石TiO_2、锐钛矿TiO_2、Al_2O_3及Nb_2O_5。电解液中加入Na_2WO_4,缩短了Ti_2AlNb合金的起弧时间、提高了氧化膜的生长速率、改善了膜层均匀性,同时在膜层中引入了少量WO_3。此外,在Na_2WO_4参与下制备的微弧氧化膜的耐磨性更好。与Si_3N_4对磨时,Ti_2AlNb合金发生严重的磨粒磨损,摩擦因数高达0.5~0.7;含4g/L Na_2WO_4电解液中制备的Ti_2AlNb微弧氧化膜的摩擦因数、比磨损率分别为0.24及6.2×10~(-4) mm~3/(N·m),表面仅出现"鱼鳞状"疲劳磨损特征。     

镁锂合金表面陶瓷膜的制备工艺及耐蚀性能

在硅酸盐体系中,利用单相脉冲微弧氧化技术在Mg-5wt%Li合金表面原位生长陶瓷膜.利用扫描电镜、X射线衍射、电化学分析、盐水浸泡等方法研究了陶瓷膜的形貌特征、相结构及耐腐蚀性能.结果表明:硅酸盐电解液体系中生长的陶瓷膜主要含有MgO相和少量的MgSiO3相,微弧氧化陶瓷膜试样与基体相比,耐点腐蚀性能显著提高,盐水浸泡过程中陶瓷膜主要发生严重腐蚀.通过正交试验优化耐蚀膜层的制备工艺条件,得到最佳工艺为电流密度2A/dm2、频率300Hz、占空比80%、处理时间20min.     

Preparation of Dark-Red Membrane by Micro-Arc Oxidation on AM50 Alloys

The dark-red membrane was prepared on AM50 magnesium alloys by using chemical conversion and micro-arc oxidation (MAO). The effects of MAO electrolyte and chemical conversion solution were researched through L₉(3⁴) orthogonal test to obtain formulation for the aforementioned process. Surface morphology, composition, and corrosion resistance were analyzed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and electrochemical test. A dark-red membrane can be obtained by the following steps: first, a chemical conversion was carried out on AM50 alloys by placing them in a solution of 50 g/L KMnO₄ and 100 g/L NH₄H₂PO₄ at 50°C for 11 min; second, the prepared alloys were placed into MAO electrolytes containing 10 g/L Na₂SiO₃ and 5 g/L NaOH in order to obtain the dark-red-colored MAO ceramic membranes. The membranes that are mainly composed of SiO₂, MnO, MnP, MgSiO₃, and Mg₂SiO₄ have porous structures. MnO and MnP were identified to be responsible for giving color to the membrane.     

镁合金微弧氧化Na2CO3诱导析气反应及结构调制

阳极析气能够有效调制微弧氧化膜层表面形貌.实验提出了一种CO2增强析气的方法.在Na3PO4+KOH+NaF溶液中添加Na2CO3对AZ31镁合金表面进行微弧氧化处理.利用气相质谱、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱扫描探讨了Na2CO3添加剂对阳极区析气反应的影响和对膜层形貌、结构的调制作用.结果表明:与传统微弧氧化不同,添加Na2CO3之后,阳极区产生的气体既有O2也有CO2.在含Na2CO3的电解液中,微弧氧化前期的阳极氧化阶段有MgCO3生成;在微弧氧化后期,膜层中不含有MgCO3,膜层主要相仍为MgO相.对比发现,经过Na2CO3调制之后的膜层表面大尺寸孔隙数目减少,膜层孔隙率提高.     

The outward-inward growth behavior of microarc oxidation coatings in phosphate and silicate solution

Microarc oxidation (MAO) coatings have a unique outward-inward growth behavior, which is crucial to the dimensional matching of precision-matching parts after surface treatment. Here, a notably different outward-inward growth behavior of MAO coatings was observed in phosphate solution and silicate solution, respectively. The results indicate that the outward-growth dimension of MAO coating in Na₂SiO₃ solution is notably larger than that in (NaPO₃)₆ solution, especially at the initial stage of MAO treatment, but as an increase of oxidation time, the inward-growth behavior enhances in both solutions. It is considered that the different adsorptive capacity of solute anions leads to the various outward-inward growth behaviors of MAO coatings in phosphate solution and silicate solution.     

添加剂对镁合金微弧氧化膜性能的影响

在偏铝酸盐一六偏磷酸盐体系中对镁合金进行微弧氧化处理,研究了金属盐缓蚀剂钨酸盐、多元醇或酸等添加剂对氧化膜性能的影响.通过正交实验优化和对微弧氧化膜结构,成分及性能的测试评价,得到了性能较好的微弧氧化电解液配方.SEM检测发现,复合添加剂(NaaEDTAlg/L,CH3(CH2)11SO3Na0.5g/L)通过抑制破坏性的微弧,能促进成膜、降低起弧电压,得到结构更加均匀和完整的陶瓷涂层;XRD检测表明,膜层的主要成分是MgO、Mg3(PO4)2,MgAl2O4和AlPO4等化合物;中性盐水腐蚀测试表明,陶瓷膜在48 h内具有较平缓的腐蚀速度;EIS和动电位极化曲线表明,在电解液中加入复合添加剂使镁合金试样微弧氧化膜的耐腐蚀性能得到了很大的提高.     

溶液浓度对镁合金微弧氧化电解液失效的影响

使用自制微弧氧化设备,在硅酸盐体系电解液中对镁合金进行微弧氧化试验。制备出了致密、光滑的陶瓷层。采用正交试验法研究了镁合金微弧氧化处理所用硅酸盐体系电解液中,SiO32-浓度、F-浓度和OH-浓度对电解液失效前最大处理面积的影响。研究表明:各离子浓度对镁合金微弧氧化最大处理面积有较大影响,影响程度按照大小次序排列分别是:OH-浓度>F-浓度>SiO32-浓度;最佳的电解液组成方案应该是OH-:7 g/L;F-:8 g/L;SiO32-:15 g/L。     

TC4钛合金微弧氧化因素对生物陶瓷膜中Ca,P相对含量的影响

为了提高钛合金陶瓷膜的生物相容性,采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了一层富含Ca,P的生物活性陶瓷膜。采用SEM,EDS,XRD研究了电流密度、溶液中Ca,P摩尔比、添加剂EDTA.2Na浓度对膜层中Ca,P相对含量(原子分数)及Ca,P摩尔比的影响及微弧氧化生物陶瓷膜层的形貌及组成。结果表明:随着电流密度的增大,膜层中的Ca,P相对含量增加,Ca,P摩尔比也逐渐增加;增大溶液中Ca,P摩尔比,膜层中Ca相对含量有所增加,Ca,P摩尔比也逐渐增加;当加入添加剂EDTA.2Na时,膜层中的Ca相对含量显著增加,从而使膜层中Ca,P摩尔比显著增加;氧化膜由致密的内膜层和多孔的外膜层构成,主要由Ca,P,O,Ti,V元素组成,其相成分主要为金红石和板钛矿型TiO2,并含有一定量的非晶相Ca,P化合物。     

镁合金微弧电泳复合膜层的微观结构和抗腐蚀性能

采用恒压模式在硅酸盐系电解液中制备镁合金微弧氧化陶瓷层,对比研究了微弧电泳和直接电泳镁合金的截面形貌、结合力大小以及抗腐性能差异.结果表明:在镁合金微弧氧化陶瓷层的表面可制备电泳有机层,简化了电泳工艺;在微弧电泳复合膜层间形成机械咬合力和化学键力,附着力等级可达1级;经800 h中性盐雾腐蚀试验后,复合膜层腐蚀增重量和样品表面的形貌均没有明显的变化;与微弧氧化陶瓷层和直接电泳有机层相比,微弧电泳复合膜层的电化学稳定性显著增强,腐蚀电流相分别减少了约5个和2个数量级.