ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜层形成过程研究

通过控制微弧氧化时间,研究了ZAlSi12Cu2Mg1在不同氧化时间下膜层的生长过程,分析了氧化过程中正向电流密度、膜层厚度的变化.结果表明微弧氧化阶段又分为氧化过渡阶段和氧化烧结阶段.氧化过渡阶段陶瓷层以向外生长为主;生成Al2O3非晶氧化物;氧化烧结阶段膜层以向内生长为主,此阶段膜层生长速率最快,生成Al2O3晶体和莫来石.氧化烧结阶段对陶瓷膜层的形成起重要作用,对氧化烧结阶段的控制可直接影响膜层的厚度以及膜层中Al2O3晶体含量.     

基体组织对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响

研究了不同的基体组织对ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷层厚度、硬度、截面形貌及相结构的影响规律.结果表明,ZAlSi12Cu2Mg1经过T6工艺热处理后,铸态组织中块状的初晶硅和粗大针状的共晶硅得到细化;在2种基体上均可形成厚度为110 μm的均匀、致密的微弧氧化陶瓷层,并与基体结合良好;基体组织对陶瓷层的显微硬度有影响,铸态基体上形成的陶瓷层的维氏显微硬度为5100 MPa,而经过T6工艺热处理的基体上形成的陶瓷层的显微硬度可以达到HV7200MPa;两者相比,后者比前者提高了41%;陶瓷层主要由α-Al2O3,γ-Al2O3,Al,Al2SiO5及非晶相组成.     

预先热处理对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金微弧氧化层的影响

对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金分别按T1和T6进行预先热处理,然后在NaOH-Na2SiO3电解液体系下进行表面微弧氧化,并对微弧氧化层的结构及性能进行分析.利用电涡流测厚仪测量氧化层的厚度,用显微硬度计测量氧化层截面的显微硬度,并进行截面形貌观察,用XRD分析氧化层相组成.结果表明：在微弧氧化前,该合金进行的预先热处理对后续的微弧氧化影响很显著;在合金表面获得了较厚的微弧氧化层,氧化层与基体互相镶嵌,并结合良好.氧化层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al、Al2SiO5及非晶相组成.经T6处理合金所获得的微弧氧化层的结构和性能优于经T1处理的.     

电解液中Ce对ZAlSi12Cu2Mgl微弧氧化层的影响

在稳定的Na2SiO3电解液体系中对ZAlSi12Cu2Mgl进行微弧氧化,研究了电解液中稀土Ce的质量浓度对电解液电导率、微弧氧化过程中正/负向电流及微弧氧化层特性的影响.研究结果表明,随着Ce的质量浓度从0到0.125 g/L逐渐增加,电解液的电导率从15.15 MS/m逐渐上升到16.54 MS/m,微弧氧化过程中的电流发生明显改变;随着Ce的质量浓度的提高,微弧氧化层厚度和显微硬度先增大随后逐渐减小,在Ce质量浓度为0.025 g/L时达到最大,其氧化层厚度约为258μm;显微硬度(HV)约为620.     

ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化过程中负向电压对陶瓷膜层形成的影响

在交流条件下,采用硅酸钠电解液,通过调节不同的负向电压值,在ZAlSi12Cu2Mg1合金表面制得了微弧氧化陶瓷膜层.研究了不同的负向电压值对陶瓷膜层形成过程的影响.结果表明负向电压从80V到160V变化时,氧化时间从5 min延长到65 min,膜层厚度从28 μm增加到208μm,致密度从0.267 g/cm3增大到1.048 g/cm3,特别是微弧氧化第2阶段氧化时间,在负向电压为160 V时持续了32 min,试样表面逐渐变粗糙;在电解液组成为NaSiO38 g/L,NaOH 2 g/L,Na2EDTA 2g/L下,适宜的正/负向电压值为480/140 V,获得厚度为166 μm的膜层.XRD分析表明陶瓷层主要由莫来石、α-Al2O3和γ-Al2O3以及氧化铝的非晶物质组成.     

电解液中(NaPO3)6对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的影响

通过在硅酸盐电解液体系中加入（NaPO3）6，研究其对ZAlSi12Cu2Mg1表面微弧氧化陶瓷膜层厚度、孔隙率及相组成的影响。结果表明，当（NaPO3）6的加入量在0～12g／L内逐渐增加时，微弧氧化陶瓷膜层的厚度逐渐上升。加入量为0～6g／L逐渐增加时，膜层孔隙率逐渐下降，超过6g／L时，孔隙率开始上升。电解液中未加（NaPO3）6时，陶瓷膜层主要由γ-Al2O3、α-Al2O3及Al2SiO5组成，α-Al2O3和γ-Al2O3相衍射峰强度大致相同；而加入6g／L（NaPO3）6后，陶瓷层中没有发现Na^＋或PO3^-，但α-Al2O3相的衍射峰强度明显高于γ-Al2O3相，且铝基体的衍射峰强度有所降低。     

电解液组成对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的影响

采用电解液成分逐渐加入法,在6种电解液中对ZAlSi12Cu2Mg1试样进行微弧氧化处理,研究电解液组成对微弧氧化陶瓷膜形成的影响,寻找合适的电解液组成。结果表明：电解液组成对陶瓷膜层的厚度、粗糙度、硬度、耐磨性、膜层微观形貌及相组成的影响很大,通过调节电解液成分,可获得性能优良的陶瓷膜。适宜的电解液组成为：8g／LNaSiO3,1g／LNaOH,2g／LNa2WO4,0．5g／LNa2EDTA及10mL／L丙三醇。在此种电解液组成下,获得的陶瓷膜厚156μm,面粗糙度为259nm,显微硬度达HV891。在干摩擦条件下,经30min磨损后,其磨损仅为基体的13．29％。观察膜层微观形貌,膜层均匀致密。XRD分析表明：氧化层中含有Al、莫来石、SiO2、d．Al2O3、y-Al2O3和WO3相。     

铝合金微弧氧化陶瓷层厚度及电解液对其耐蚀性的影响

采用盐雾试验及电化学分析研究了不同电解液及厚度下,铝合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性。结果表明,铝合金耐蚀性的提高并不与陶瓷层的厚度增加成正比,10μm厚度要优于5μm及20μm的;不同电解液所制备的陶瓷层耐蚀性也不同,SiO32-溶液制备试样的耐蚀性要优于AlO2-溶液制备试样的耐蚀性。     

正向氧化电压对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成的影响

通过改变正向氧化电压,对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜的形成进行研究,研究其对微弧氧化膜层特性的影响,并测定了膜层的相组成.结果表明:电压为430 V时,膜层厚度仅65 μm,膜层硬度434 HV,在30 min的干摩擦后膜层的磨损量为基体合金的29.86％;电压提高到440 V时,膜厚增到154 μm,膜层中含有3Al2O3·2SiO2、SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3和WO3,膜层硬度提高到898 HV,膜层的磨损量仅为基体的12.45％.超过440 V后,膜层厚、硬度及耐磨性均有所下降.     

电压对铝合金微弧氧化陶瓷层形成的影响

研究了正向和负向电压对6063铝合金微弧氧化陶瓷层形成的影响,并结合微弧氧化过程中正向电流密度的变化,对影响机理进行了探讨.结果表明,提高正负向电压均有利于提高陶瓷层的厚度与均匀性当正负向电压从420V/120V提高到480V/200V时,陶瓷层厚增加了一倍;负向电压对陶瓷层形成的影响更加显著,当保持正向电压440V不变,负向电压从120V提高到200V时,层厚增加了约60%,均匀性明显提高.正负向电压提高时,通过试样的正向电量随之增大,而且与陶瓷层厚度之间有着较好的线性关系.正向和负向电压分别通过加快物质的迁移和强化膜层的击穿从而促进陶瓷层的形成.     

NaOH浓度对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜形成及其特性的影响

在NaOH-Na2SiO3电解液体系下对ZAlSi12Cu2Mg1合金进行微弧氧化,通过改变NaOH的浓度研究其对微弧氧化的临界起弧电压、微弧氧化过程中试样表面火花形态、陶瓷膜的生长速率及陶瓷膜厚度的影响.结果表明随NaOH浓度从0.5g/L到3.0 g/L逐渐增加,微弧氧化的临界起弧电压从420 V逐渐降低到350 V,陶瓷膜的厚度从138μm逐渐增加到242μm,陶瓷膜的平均生长速率从2.30 μm/min提高到4.03 μm/min;当NaOH浓度超过2.0 g/L后,陶瓷膜表面变粗糙,甚至烧蚀;NaOH的最佳浓度为2.0 g/L.     

含Li_2CO_3的电解液中形成ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化膜的表征

在Na2SiO3+NaOH体系电解液中加入Li2CO3调整电解液组成,对ZAlSi12Cu2Mg1合金进行微弧氧化。利用涡流测厚仪、XRD、SEM、EDS对氧化膜进行表征。结果表明:Li2CO3含量从4.0g/L增加到6.0g/L,膜层厚度从71μm增加到126μm;微弧氧化过程中,随氧化时间的延长电流呈下降趋势,且随着Li2CO3含量的增多,电流下降速率增大;SEM分析可知,随Li2CO3加入量的增加试样表面氧化膜的粗糙程度先降低后增加,膜层表面微孔数量减少,孔径增大,呈现出的熔融状态更为明显;XRD分析表明,氧化膜主要由Mullite和Al2O3相组成。由EDS分析可知,氧化膜表面主要分布有O、Al和Si及少量的Na和Mg元素。     

纯镁微弧氧化含碳陶瓷层的耐磨性能

为进一步提高纯镁表面微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能,在硅酸盐体系的电解液中加入不同质量浓度的石墨烯添加剂,对纯镁试样进行微弧氧化处理。利用扫描电子显微镜、电子探针、显微硬度仪和原子力显微镜等分析镁微弧氧化陶瓷层的表面和截面形貌、陶瓷层成分、显微硬度和表面粗糙度,并用MS-T3000球-盘磨损实验机对微弧氧化陶瓷层的摩擦学性能进行研究,台阶仪计算比磨损量。结果表明:在微弧氧化电解液中加入少量石墨烯添加剂后制备的陶瓷层中含有一定量的碳元素,含碳的微弧氧化陶瓷层在干摩擦小滑动距离下的摩擦因数显著减小,最低至0.095,较原始镁试样的0.45减小近50倍,含碳微弧氧化陶瓷层比磨损量是原始试样的1/5。纯镁表面含碳微弧氧化陶瓷层有效提高了纯镁表面的减摩和耐磨性。     

电解液成分在ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成中的作用

在电解液组成为Na2SiO3、Na2WO4、NaOH、丙三醇和Na2EDTA下,对ZAlSil2Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的形成进行研究,通过改变每种成分的含量,研究了其对微弧氧化的临界起弧电压、稳定氧化时间、陶瓷膜层生长速率和陶瓷膜层硬度的影响,并分析其作用原理.结果表明,Na2SiO3和NaOH可极大地促进膜层生长,Na2WO4提高膜层硬度,NaOH能降低临界起弧电压,丙三醇和Na2EDTA均可延长稳定氧化时间并改善微弧氧化的稳定性,通过观察陶瓷膜表面与截面形貌,发现丙三醇和Na2EDTA同时作用可细化膜层陶瓷颗粒,改善膜层与基体的结合,并显著提高陶瓷层的耐磨性.