铝酸盐体系下反应时间对ZrH1.8表面阻氢膜层制备的影响

采用微弧氧化技术在NaAlO₂电解液体系下制备ZrH_1.8表面阻氢膜层, 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM), X射线衍射(XRD), 真空脱氢实验对膜层进行表征, 考察不同反应时间对ZrH_1.8表面阻氢膜层的厚度、形貌、相结构以及阻氢性能的影响规律。研究结果表明：当反应时间在7.5~15 min变化时, 膜层厚度由78.4 μm增大至152.8 μm。膜层由单斜相M-ZrO₂、四方相T-ZrO₂以及立方相C-ZrO₂组成, 反应时间对膜层的相组成并无明显影响。阻氢膜层由致密层和疏松层构成, 膜层外侧为疏松层, 靠近基体一侧为致密层。当反应时间为10 min时, 获得的膜层表面平整, 致密性较好, 厚度适中, 膜层的氢渗透降低因子PRF值为20。     

阶段占空比对ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷层性能的影响

为了提高氢化锆表面微弧氧化陶瓷层的致密性及阻氢性能, 采用恒压模式对氢化锆基体进行微弧氧化处理, 在磷酸盐电解液体系下, 研究阶段占空比分别为40%-50%-60%、50%-60%-40%和60%-50%-40%三种情况下陶瓷层的生长过程。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、膜层测厚仪分析陶瓷层的形貌、相结构及厚度; 通过真空脱氢实验评价不同阶段占空比模式下获得陶瓷层的阻氢性能。研究结果表明: 不同阶段占空比模式下在ZrH_1.8表面可制得厚度分别为162.6、175.9、158.7 μm的氧化锆陶瓷层, 且所制微弧氧化陶瓷层均由M-ZrO₂、T-ZrO₂以及Zr_0.95Ce_0.05O₂三种物相组成, 阶段占空比对陶瓷层物相组成无显著影响; 阶段占空比为40%-50%-60%条件下, 氢化锆表面所制陶瓷层厚度达到162.6 μm, 氢渗透降低因子(Permeation Reduction Factor, PRF)达到12.5, 阻氢性能较佳。     

四硼酸锂电解液浓度对Zr-4合金微弧氧化陶瓷层的影响

为了提高Zr-4合金在核工业中的服役性能并避免引入杂质元素,以Li₂B₄O₇为电解液在Zr-4合金表面制备微弧氧化陶瓷层,研究了Li₂B₄O₇浓度对微弧氧化陶瓷层的物相组成、微观形貌、膜层厚度、硬度、粗糙度、耐磨损和耐腐蚀性能的影响。结果表明：当ρ(Li₂B₄O₇)=3～15 g/L时,随着Li₂B₄O₇浓度的增加,电解液的电导率持续增加,陶瓷层的粗糙度总体持续增加,只在电解液浓度从6 g/L变化到9 g/L时稍有下降,微弧氧化陶瓷层厚度先在ρ(Li₂B₄O₇)=3～9 g/L范围内持续下降,后在ρ(Li₂B₄O₇)=9～15 g/L范围内上升;陶瓷层的硬度先是在ρ(Li₂B...     

氧化石墨烯对铝合金微弧氧化膜层力学和摩擦学性能的影响

为了提高铝合金的耐磨性,在六偏磷酸盐复合电解液中加入不同浓度氧化石墨烯(GO)对铝合金进行微弧氧化(MAO),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、膜层测厚仪和显微硬度计分析GO对微弧氧化膜层的微观形貌、相组成、元素分布、厚度和显微硬度的影响,重点研究了不同GO浓度下的铝合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果表明：电解液中添加GO纳米颗粒对微弧氧化膜层有显著的影响。Al₂O₃/GO膜层生长速率随GO含量增加而上升,其主要成分是α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃。随着GO浓度的增加,微弧氧化膜层的显微硬度相较于纯2A12铝合金明显提高。由于电解氧化过程中C元素掺入膜层界面,Al₂O₃/GO膜层的表面变得致密且光滑,摩擦系数明显下降且耐磨性提高。该方法为强化铝合金表面耐磨提供了新思路,对拓展铝合金的应用具有重要意义。     

镁合金表面含ZrO2微弧氧化复合膜层的研究进展

镁合金耐蚀性差,极大限制了其在易腐蚀环境中的应用。微弧氧化能够在镁合金表面制备一层类陶瓷氧化膜,能有效提高其耐蚀性。受微弧氧化成膜机理的影响,膜层中往往存在大量孔洞和裂纹;并且通常氧化膜主要由MgO组成,在潮湿或酸性环境中会吸水或溶解,导致膜层的耐蚀性不理想。将具有优良化学稳定性和高硬度的ZrO₂引入镁合金微弧氧化膜中,获得主要由ZrO₂构成或含ZrO₂的氧化膜,同时减少膜层中缺陷,能够提高其对镁合金基体的保护效果。从镁合金微弧氧化电解液、电参数、两步微弧氧化工艺及与其他表面处理技术相结合的4个方面概述了含ZrO₂微弧氧化复合膜层的制备工艺、成膜机制及耐蚀性等方面研究的进展,同时分析了各自存在的问题及不足。未来有必要优化制备含ZrO₂微弧氧化膜的电解液的组成,以保证其稳定性和有效性,并明确使用过程中电解液各成分的消耗和补充规律。进一步研究两步微弧氧化工艺,获得对镁合金基体有更好保护作用的复合膜层。探索将微弧氧化与其他表面处理技术相结合,综合利用2种技术及膜层的优点。根据ZrO<...     

电解液中添加钛纳米颗粒对AZ91D镁合金表面微弧氧化膜性能的影响研究

在磷酸盐电解液中，通过添加钛纳米颗粒在AZ91D表面制备了含钛的微弧氧化膜，研究了电解液中钛纳米颗粒浓度对膜层形貌、组成及性能的影响。利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱表征微弧氧化膜层的形貌及组成；利用电化学工作站评价了膜层的耐腐蚀性，利用分光光度计测试了膜层的光吸收性能。结果表明：加入到电解液中的钛纳米颗粒对微弧氧化电压变化影响不大。但加入的钛纳米颗粒可以在微弧氧化膜中生成Mg₂TiO₄,随着钛纳米颗粒浓度增加，膜层表面较小的微孔先减少后增加，耐腐蚀性先提高后降低。随着钛纳米颗粒浓度的增加，膜层颜色由淡灰色变为浅蓝色再变为深蓝色，对模拟太阳光的反射率逐渐降低。     

掺杂氧化钇及氧化铬颗粒对纯铝微弧氧化膜层性能的影响

为了探究氧化钇和氧化铬颗粒对纯铝微弧氧化膜层性能的影响,采用磷酸盐电解液体系,以氧化钇和氧化铬为添加剂,利用微弧氧化技术,在1060工业纯铝表面制备微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪器(XRD)、涡流测厚仪、显微硬度计、台阶仪器、摩擦磨损试验机和电化学方法分析测试了膜层的表面形貌、相组成、厚度、硬度、粗糙度、耐磨损性能和耐腐蚀性能。结果表明：与单独添加2.5 g/L Y₂O₃和2.5 g/L Cr₂O₃条件下相比,在电解液中同时加入2.5 g/L Y₂O₃和2.5 g/L Cr₂O₃制备的复合膜层表面孔洞数量减少,表面更加致密,耐磨性较好,膜层的显微硬度达到746 HV、厚度达到20.1μm、粗糙度达到2 226.2 nm,且此时的复合膜层的自腐蚀电位最大,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性能最好。     

氧化钕对2A12铝合金微弧氧化膜层性能的影响

在含有不同浓度氧化钕（Nd₂O₃）微粒的电解液中,利用微弧氧化技术在2A12铝合金表面制备膜层。研究不同浓度的Nd₂O₃微粒对微弧氧化膜层硬度、厚度以及膜基结合力的影响,为通过微弧氧化在2A12铝合金表面制备性能良好的膜层提供理论依据。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析了膜层截面形貌和膜层的相组成,采用TT-230涡流测厚仪、HVS-1000数字维氏硬度仪和MFT-4000型多功能材料表面性能试验机分别对膜层厚度、硬度和膜基结合力进行测试。结果表明：膜层主要由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和SiO₂相组成;随着Nd₂O₃微粒浓度的增加,膜层硬度、厚度和膜基结合力均呈现出先增加后减小的趋势,并且在Nd₂O₃微粒浓度为0.3 g/L时,膜层的显微硬度、厚度和膜...     

TiO2-PTFE对6063铝合金微弧氧化膜层的影响

为了探究TiO₂和聚四氟乙烯(PTFE)对6063铝合金微弧氧化膜层的影响,在Na₂SiO₃基础电解液中添加TiO₂和PTFE固体纳米微粒,采用微弧氧化技术(MAO)在6063铝合金上制备了微弧氧化复合膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究了微弧氧化陶瓷膜层的形貌、相组成、元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明：加入4 g/L TiO₂和10 mg/L PTFE制成复合添加剂制备的复合膜层其表面孔径尺寸明显降低,膜层厚度增加,结构致密;摩擦系数由0.9降到0.5,耐磨性最好;电化学试验测得复合膜层的自腐蚀电位最大,为-0.18 V;自腐蚀电流密度最小,为1.09×10^-8 A/cm²。     

KOH／K2ZrF6对TC4钛合金微弧氧化膜层形貌和结合强度的影响

研究电解液中添加KOH及K₂ZrF₆对TC4钛合金微弧氧化膜层形貌及结合强度的影响。选用硅酸盐-磷酸盐复合盐为主盐,添加甘油作为辅助试剂,分别配制两种均不添加、只添加KOH、只添加K₂ZrF₆和两种物质均添加的4种电解液对TC4钛合金进行微弧氧化处理。通过膜层厚度、膜层表面粗糙度、膜层硬度、膜层与基体的结合强度等检测,对比分析不同膜层的综合性能,并通过扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪等对膜层物相进行对比分析。结果表明:在硅酸盐-磷酸盐复合盐为主盐的电解液中,氧化30 min后,添加KOH试剂使微弧氧化反应起弧电压从350 V降低至300 V,膜层表面粗糙度Ra为1.66μm,结合强度为29 MPa,膜层硬度866HV,厚度19μm。添加K₂ZrF₆试剂使微弧氧化的起弧电压提高至380 V,膜层表面粗糙度Ra为2.47μm,结合强度为18 MPa,膜层硬度992HV,厚度为26μm,同时,氧化反应生成ZrO₂,可大幅提高膜层硬度。添加KOH和K₂ZrF₆试剂可以影响微弧氧化反应起弧电压及工作电压,进而影响膜层的组织形貌,从而改善膜层的表面粗糙度和厚度以及结合强度,硬度等性能。     

正向电压对氢化锆微弧氧化阻氢膜层性能的影响

在偏铝酸钠-氢氧化钠-EDTA混合溶液中, 采用恒压模式对氢化锆表面进行微弧氧化处理。借助场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)及真空脱氢实验, 研究了不同正向电压(350~425 V)对微弧氧化膜层表面、截面、相结构及阻氢渗透性能的影响。分析结果表明: 微弧氧化过程大致由阳极氧化、火花放电、微弧氧化和熄弧四个阶段组成。制备的膜层分为致密层和疏松层, 致密层所占比例约为80%。随着正向电压的增大, 晶粒尺寸增大, 晶面间距减小, 氢化锆表面微弧氧化膜层厚度由122 μm增加至150 μm, 膜层的增长速度也随正向电压的增大而加快。但正向电压的改变对膜层的相结构并无显著影响, 膜层由单斜相氧化锆和四方相氧化锆组成, 当正向氧化电压为400 V时, 氧化膜的PRF值达到最大值20。     

2024铝合金表面扫描式微弧氧化工艺研究

本研究利用小功率微弧氧化电源, 通过内充液式管状阴极的逐行扫描, 在2024铝合金样件表面生成微弧氧化陶瓷膜层, 对样件的局部受损部位进行了成功的修复, 从而突破了传统微弧氧化技术不能用于铝合金构件现场局部防护与修复的限制; 利用XRD、SEM、EDS等分析方法对陶瓷膜层的相组成与微观组织形貌进行了研究。利用纳米压痕仪测试了陶瓷膜层的纳米压痕硬度和弹性模量, 用动电位极化曲线测试陶瓷膜层的耐腐蚀性能。结果表明: 在恒电流模式下, 扫描式微弧氧化电压快速升高, 直接进入微弧放电阶段。其一次扫描成膜层厚度17 μm, 相对于传统微弧氧化具有很高的成膜效率。铝合金扫描式微弧氧化陶瓷膜层主要由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃组成, 膜层分为致密层和疏松层, 表面多微孔, 且有微裂纹; 纳米压痕测试结果表明, 陶瓷膜层纳米压痕硬度和弹性模量沿界面向外呈现先增加后减小的变化趋势。动电位极化曲线表明, 扫描式和传统微弧氧化陶瓷膜层都能够对基体起到有效的腐蚀防护作用, 传统微弧氧化陶瓷膜层的腐蚀防护作用高于扫描式。     

AZ31镁合金微弧氧化陶瓷层表面Mg(OH)2膜层的制备及耐蚀性

采用不同浓度的NaOH溶液对AZ31镁合金微弧氧化(Micro-arc oxidation, MAO)陶瓷层进行水热处理, 研究了水热溶液浓度对MAO陶瓷层组织结构及耐蚀性能的影响, 探讨了水热成膜及膜层的腐蚀机理。研究结果表明：水热处理过程中MAO陶瓷层表面的MgO部分溶解, 释放出的Mg ²⁺与水热溶液中的OH ^-结合形成Mg(OH)₂纳米片沉淀在陶瓷层表面及孔洞内。随着水热溶液中NaOH浓度的增加, 水热处理过程中形成的Mg(OH)₂将MAO陶瓷层表面的孔洞及裂纹等固有缺陷闭合, 提高了膜层的致密性。电化学实验结果表明, MAO及水热复合处理所制备的Mg(OH)₂/MAO复合膜层比单一MAO陶瓷层具有更好的耐蚀性, 而且随着NaOH浓度的提高, Mg(OH)₂/MAO复合膜层的耐蚀性增强; 浸泡实验结果表明Mg(OH)₂/MAO复合膜层能为镁合金基体提供长久的腐蚀防护保护能力。     

镁合金无铬微弧氧化新工艺

利用正交试验对MB2镁合金无铬、磷、镁微弧氧化成膜工艺进行了研究,同时利用表面分析技术,分析了氧化膜层的显微硬度、截面形貌和相结构,采用动电位扫描法考察了氧化膜的耐腐蚀性能.研究的最佳工艺条件为:30 g/L KOH,45g/L Al(OH)3,2 g/L K2SiO3,2g/L添加剂M,电流密度65 mA/cm2,温度45℃.该微弧氧化新工艺能在镁合金上形成银灰色的氧化膜层,其显微硬度值及耐腐蚀性远优于传统含铬工艺DOW17所形成的膜层;微弧氧化膜主要由MgO,MgAl2O4,Al2O3组成,具有多孔结构,孔径较为均匀,分为内外两层,外层为疏松层,内层为与基体结合牢固的致密层;在成膜过程中,电解液的铝盐浓度和微弧氧化电流密度是影响性能的主要因素.     

电解质浓度对TiB2基刀具表面MAO涂层组织和摩擦性能的影响

研究了以高浓度Na₅P₃O₁₀作为电解液对钛合金实施微弧氧化,并对其表面结构和各成分组成情况进行了分析,之后测试了氧化层的表面硬度及其耐磨特性。研究结果表明:提高Na₅P₃O₁₀浓度后,发生了电导率明显增大现象,反应时间显著缩短。加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层的表面形成了尺寸差异较大的微孔,这些微孔的尺寸都在1μm以内,表面较平滑。所有微弧氧化涂层内都存在B、Ti、O。各膜层中主要存在B₂TiO₅,同时形成了B₂O₃与金红石TiO₂衍射峰。逐渐提高Na₅P₃O₁₀含量后,加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层试样获得了更高硬度,但硬度变化速率发生了降低。加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层具备很高极限载荷,迅速达到了稳定的摩擦状态,因此摩擦系数快速减小到稳定的程度。基体的表面受到了较大破坏,产生了许多磨屑颗粒与犁沟;涂层表现为粘着磨损的特征,可以显著降低粘着磨损的程度。     

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。     

新型大孔径TiO2纳米碗状阵列的制备及其机制

用两步阳极氧化法简便快捷地制备出低成本TiO₂纳米碗阵列。固定阳极氧化电压、实验温度和电解液浓度等因素、改变第二次阳极氧化时间并结合扫描电镜等测试手段考察阵列碗状结构的形成过程,从阵列的形成机制研究了TiO₂纳米碗内TiO₂阻挡层的纵向生长、电解液的溶解、纵向腐蚀及横向扩展之间关系的变化。结果表明,当纵向生长与纵向溶解、纵向腐蚀与横向扩展达到平衡时,TiO₂碗内纳米孔消失,孔径与碗口直径相同。当第二次阳极氧化时间为110 s时,合成出133 nm的TiO₂纳米碗状阵列。