电流密度对锂改性ZL108铝合金微弧氧化膜性能的影响

研究了电流密度对锂改性ZL108铝合金微弧氧化膜性能的影响规律。分析了微弧氧化电压规律;通过SEM观察了氧化膜表面微观形貌;检测了氧化膜硬度、厚度。结果表明,随电流密度增加,氧化电压升高;氧化膜表面微孔数量减少,孔径增大;氧化膜厚度先升高后保持稳定;膜层硬度升高;当电流密度为30 A/dm2时,获得的氧化膜具备较好的综合性能。     

不同电压下镁合金的微弧氧化行为

为了解电压在镁合金微弧氧化中的作用,本工作在双极性脉冲电源的恒流加载方式下,通过考察电压对氧化时间、膜层厚度及表面形貌的影响,研究电压对微弧氧化机理的影响。结果发现,当负电压为零,占空比20%和30%时,电压低于380V时所需的氧化时间要短于电压高于380V时的氧化时间。当占空比30%,负电压为零和40V时,电压低于340V的氧化时间和膜层增长速率都小于电压高于340V的;电压低于340V时的膜层表面形貌优于340V以上膜层。可见,微弧氧化过程中存在一个临界电压,微弧氧化过程分成两种情况,两种情况的微弧氧化机理不尽相同。     

硅酸钠浓度对铝合金微弧氧化起弧过程能量消耗的影响

利用脉冲微弧氧化电源研究1015铝合金于不同浓度硅酸钠水溶液中的起弧过程,借助扫描电子显微镜和电化学测试方法分析硅酸钠浓度对起弧瞬间膜层微观结构和表面阻值的影响,并根据电压变化曲线计算起弧过程的能量消耗。结果表明:当溶液中硅酸钠浓度为0时,即使极间电压升至1 500 V,铝合金表面仍无微弧放电现象出现,并发生电解腐蚀;随着硅酸钠浓度由0.25 g/L增加至10 g/L时,铝合金表面发生微弧放电现象所需的电压由1 217 V降低至351 V,通电至起弧的等待时间由270 s缩短至40 s,起弧瞬间膜层表面放电微孔数量增多;铝合金表面形成阻值达105数量级的高阻抗膜是发生微弧放电现象的前提,硅酸钠浓度的增大有利于形成高阻抗膜;铝合金微弧氧化起弧过程的能量消耗随着电解液中硅酸钠浓度的增大而减小,并在硅酸钠浓度为10 g/L时达到最小值,仅为16 kJ/dm2。     

负电压对2A50铝合金微弧氧化陶瓷层微观结构和耐磨性能的影响

目的 通过调节负电压参数,制备具有较高硬度与较好耐磨性的2A50铝合金微弧氧化陶瓷层。 方法 通过微弧氧化,利用双极性脉冲电源,在硅酸盐为主的电解液中,于2A50铝合金表面原位生成耐磨的高硬度陶瓷层。通过改变负电压,研究其对微弧氧化陶瓷层相组成、微观结构、显微硬度和摩擦磨损性能的影响规律。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪表征微弧氧化膜层的微观形貌、物相组成。利用显微硬度计测试微弧氧化膜层的硬度,并通过摩擦磨损试验机评价膜层的耐磨性。结果 涂层的主要相组成为γ-Al2O3。陶瓷层由内侧致密层和外部疏松层组成,随着负电压的提高,微孔的数量和尺寸先减少后增大。微弧氧化后,2A50铝合金得到明显强化,经–100 V负电压的微弧氧化,其显微硬度由未处理的75HV0.5提高至1321HV0.5。微弧氧化陶瓷层具有良好的耐磨性,摩擦系数在0.35~0.55之间,其磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损共存。结论 正电压较高时,较低负电压可很好地抑制微弧氧化过程中的强放电现象,以获得较为致密、坚硬且耐磨的膜层。     

交变方波电源参数对镁合金AZ91D微弧氧化的影响

在碱性硼酸盐体系中,使用新型的交变方波电源在镁合金AZ91D上制备微弧氧化膜。用正交实验法研究电压、频率和占空比等电源参数对微弧氧化膜性能的影响。结果表明：微弧氧化膜的厚度随电压和占空比的升高而增厚,但随频率的升高而减薄。氧化膜的结构和形貌随电源参数的变化而变化,氧化膜上的孔隙和裂缝会随着电压和占空比的升高而增多。当电压低于120V时,只能得到薄而透明的氧化膜,氧化膜的主要成分为MgO,Al2O3,MgAl2O4和MgSiO3。在3.5%氯化钠溶液中,采用电化学阻抗谱和极化曲线检测了氧化膜的耐腐蚀性。结果表明,当电压、频率和占空比分别为140V,2000Hz和0.4时,微弧氧化膜的耐腐蚀性最好。     

电参数对高稀土镁合金微弧氧化膜的影响

在硅酸盐体系中,采用恒压模式对高稀土镁合金进行微弧氧化获得陶瓷膜防护涂层。通过正交试验,以陶瓷膜的耐腐蚀性和腐蚀电流密度为评价指标,对硅酸盐体系电参数工艺进行了研究,得到最佳电参数工艺为:频率800 Hz,正电压为500 V,负电压为250 V,占空比为20%,氧化时间为15 min,其中正电压对微弧氧化膜的影响程度最大。用扫描电镜分析了最佳工艺参数下的表面形貌和腐蚀后的表面形貌。结果表明:采用双极性非对称脉冲电源所得到的微弧氧化膜表面形貌只存在显微孔而不存在微裂纹,在腐蚀过程中点蚀拓展阻力比较大,提高了耐蚀性。     

恒压时间对ADC12合金恒流-恒压微弧氧化膜层组织与性能的影响

目的 探究先恒流一定时间再恒压不同时间对ADC12高硅铝合金微弧氧化膜层组织与性能的影响,并从中选择较优的氧化时间组合.方法 选择双极性脉冲电源,在先恒流(11 A/dm2)35 min后,再恒压(550 V)不同时间(5、15、25、35 min),制备微弧氧化陶瓷膜层.通过采用扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、HT-600摩擦磨损试验机、电化学工作站(极化曲线、阻抗谱)等设备来表征表面形貌、膜层厚度、物相组成、磨损率以及耐腐蚀性.结果 在先恒流再恒压下制备的微弧氧化膜层,其厚度随着氧化时间的延长呈现先增长后下降的趋势.先恒流35 min再恒压25 min所制备的膜层厚度最厚,为25μm;微弧氧化膜层中都存在α-Al2O3、Y-Al2O3和Al2SiO5相;随着氧化时间的延长,微弧氧化膜层的磨损率出现先增长后下降的趋势.在先恒流35 min再恒压5 min所制备膜层的摩擦系数最小,仅为0.78.氧化时间的变化对ADC12铝合金MAO膜层耐蚀性的影响较大,腐蚀电位随着氧化时间的延长呈现先上升后下降的趋势,同时腐蚀电流的变化趋势也与腐蚀电位相同.综合考虑,在先恒流35 min再恒压25 min所制备的膜层,其耐腐蚀性较好.结论 先恒流(11 A/dm2)35 min再恒压(550 V)25 min时所制备的微弧氧化膜层较厚,致密性较好,耐蚀性最佳.     

电流密度对5083铝合金微弧氧化过程与电化学腐蚀性能的影响

在含有磷酸钠和钼酸钠的电解液中采用恒流模式对5083铝合金进行微弧氧化。研究了电流密度对氧化电压、膜层生长速率的影响;采用扫描电镜和能谱对氧化膜的表面形貌和成分进行了分析;采用电化学极化曲线测试了氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:在恒电流微弧氧化过程中,氧化电压出现直线快速增长和平稳增长两个阶段,且随着电流密度的增加电压逐渐增大;随着电流密度的增大,氧化膜厚度增加,其表面微弧放电产生的微孔数量逐渐减少,而"火山堆积"状形貌特征越来越明显,电流密度过大氧化膜出现局部剥落,其对氧化膜成分影响不明显;微弧氧化陶瓷膜提高了铝合金基体的耐腐蚀性能,当电流密度为7.5 A/dm2时,微弧氧化膜的自腐蚀电流为1.9×10-8A/cm2,比铝合金基体降低了1个数量级,表现出良好的耐腐蚀性能。     

负脉冲电压对A356铝合金双脉冲微弧氧化膜组织与耐蚀性的影响

采用SEM、覆层测厚仪等研究了负脉冲电压对A356铝合金双脉冲微弧氧化处理膜的组织微观结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明,负脉冲电压通过其电极反应对膜层的组织与耐蚀性有重要影响,随负脉冲电压由0增加到160V,膜层厚度随负脉冲电压的升高而增加;膜层表面粗糙度先减小后增加,表面微孔孔径与数量先减小后增加,在负脉冲电压为40V时膜层表观上最致密;微弧氧化处理明显提高了合金的耐蚀性能,负脉冲电压为0V时最佳。     

含石墨微粒的电解液中电流密度对ZL108微弧氧化膜层特性的影响

在含石墨微粒的硅酸钠电解液中,采用不同的电流密度（1, 5, 10,15和20 A/dm2）在ZL108铝合金上制备了微弧氧化（MAO）膜层。利用SEM、EDS、XRD、涡流测厚仪和显微硬度计对微弧氧化膜层的特性进行了研究。结果表明,随着电流密度的增加,微弧氧化膜层的增厚导致氧化电压增加。微弧氧化膜表面多孔,微孔的直径和烧结盘尺寸逐渐增加。膜层表面C、Si元素的相对含量随电流密度增加而增多,C元素在膜层表面呈均匀分布,膜层截面C元素主要集中在膜层外侧。膜层主要由SiC, SiO2, θ-Al2O3, α-Al2O3组成, SiC相来源于石墨与SiO2反应。随电流密度增大,膜层硬度增加。膜层耐蚀性呈先升高后降低的趋势,并在5A/dm2时膜层腐蚀速率最低。     

基于Ti-5Al-1V-1SN-1Zr-0.8Mo合金的分段电压微弧氧化膜层的研究

本文主要研究分段电压对于钛合金表面所制备的微弧氧化膜层特性的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)和激光扫描共聚焦显微镜对MAO膜层的结构进行了表征,利用能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)并对膜层成分进行分析。对比评价了不同分段电压模式下膜层的厚度、粗糙度和耐蚀性。结果表明,与不同分段电压相比,第一阶段电压为320V 氧化时间180s与第二阶段电压为420V氧化时间为720s,所形成的膜层粗糙度最小。第一阶段外加电压320V氧化时间120s与第二阶段外加电压420V时间780s,膜层最为致密,耐腐蚀性最好。XRD结果表明,膜层是由TiO2和亚稳态Ti2O3组成。     

6061铝合金表面新型黄色微弧氧化陶瓷层的制备与表征

目的 研究6061铝合金表面新型微弧氧化黄色陶瓷层的制备工艺,并对其微观结构、成分、硬度、耐蚀性能等进行表征。方法 在以Na2SiO3为基础的电解液中加入Na2SnO3进行微弧氧化处理,制备出黄色微弧氧化陶瓷层,并与传统白色、黄色、黑色微弧氧化陶瓷层作对比。采用SEM和EDS分析膜层表面形貌和元素分布,借用XPS对膜层进行成分表征,使用硬度计测试其表面硬度,采用电化学工作站和人造海水腐蚀实验评价陶瓷层的抗腐蚀性能。结果 随着电解液中Na2SnO3浓度的增加,陶瓷层中Sn元素含量增加,Si元素含量减少,陶瓷层黄色饱和度不断增强。黄色含Sn陶瓷层制备过程中,电解液中的SnO32-在高温高压下转化为SnO2,导致陶瓷层硬度达到365HV,高于白色与黑色陶瓷层。在3.5% NaCl溶液中进行电化学测试,黄色含Sn陶瓷层的腐蚀电流密度与腐蚀电位分别为9.34×10-9 A/cm2和-0.34 V,耐蚀性优于白色和黄色含Mn陶瓷层。结论 在电解液中添加Na2SnO3可在铝合金表面生成具有较高硬度和耐蚀性能良好的类似沙漠黄色的陶瓷层,为铝及其合金在多领域的应用奠定了一定的实验基础。     

Effect of current density on micro‐arc oxidation of Q235 steel and corrosion resistance in liquid Pb‐Bi

An attempt has been made to improve the corrosion resistance in liquid Pb‐Bi by micro‐arc oxidation (MAO), and the effects under different current densities on the corrosion resistance of the coatings were discussed. Scanning electron microscope, energy dispersive spectrometer, and X‐ray diffraction were used to analyze the surface morphology and phase constituents of the MAO coatings produced under different current densities. The corrosion resistance of the coatings was evaluated by studying the element changes and morphology evolution. The results show that the compactness of the ceramic coating decreases with the current density increasing. In contrast to the performance of matrix metal, the ceramic coating exhibited a much better corrosion resistance in liquid Pb‐Bi. Moreover, the ceramic coating produced under current density of 10 A/dm ² shows the best corrosion resistance.     

镁合金微弧氧化过程中电源模式对颗粒掺杂的影响

目的采用含颗粒电解液是目前最常用制备具有更佳性能微弧氧化膜层的方法之一,主要研究微弧氧化过程中颗粒掺杂与电源模式的关系。方法在Y2O3颗粒质量浓度为0~10 g/L的电解液中,分别以单极脉冲和双极脉冲电源模式制备一系列微弧氧化膜层,并从表面形貌、表面元素组成、截面形貌及耐蚀性能等方面对膜层进行综合评价。结果分散在电解液中的颗粒带有负电荷,在微弧氧化过程中发生电泳现象。在单极脉冲电源模式下,颗粒受正电吸引而发生定向迁移,在试样附近聚集并且吸附至表面,从而参与下一步的微弧氧化膜层形成过程。随着电解液中颗粒浓度的提高,分散在微弧氧化膜层表面的Y2O3颗粒数量增多,膜层表面的Y元素含量增加,膜层变得致密,耐蚀性能因而提高。在双极脉冲电源作用下,由于电场的交替变化,颗粒难以聚集在试样周围,颗粒的掺杂只能通过随机熔融包覆进行,因而参与到微弧氧化过程中的颗粒数量较少。结论颗粒掺杂受电场力影响,在单极脉冲模式下,颗粒的掺杂浓度对膜层的性能影响明显;在双极脉冲电源模式下,负向电流的引入不利于颗粒掺杂至氧化膜层,颗粒的掺杂浓度对膜层的性能影响不明显。     

Effects of Voltage on Microstructure and Corrosion Resistance of Micro-arc Oxidation Ceramic Coatings Formed on KBM10 Magnesium Alloy

Micro-arc oxidation (MAO) coatings on KBM10 magnesium alloy were prepared in an electrolyte system with sodium silicate, potassium hydroxide, sodium tungstate, and citric acid. The effects of voltage on the microstructure and corrosion resistance of MAO coatings were studied using stereoscopic microscopy, scanning electron microscopy, x-ray diffraction, scratch tests, potentiodynamic polarization, and electrochemical impedance spectroscopy. The results showed that the roughness of the MAO coatings, diameter, and number of pores increase with the increase in voltage. The coating formed at the voltage of 350 V exhibited the best adhesive strength when evaluated by the automatic scratch tester. The coatings were mainly composed of MgO, MgWO₄, and Mg₂SiO₄, and the content of Mg₂SiO₄ increased with the increase in voltage. The corrosion resistance of MAO coatings could be improved by changing the applied voltage, and the best corrosion resistance of MAO coating was observed at the voltage of 350 V.     

电流密度对海水淡化用铝合金微弧氧化陶瓷膜层耐蚀性的影响

在硅酸盐体系中研究了双极性脉冲电源的电流密度对6061铝合金微弧氧化的影响。结果表明,电流密度对膜层的生长、形貌及耐蚀性具有明显的影响;电流密度为15.0 A/dm2时,起弧时间最短为86 s,且膜层形貌均匀、致密,腐蚀电位E0和腐蚀电流密度Icorr分别达到-0.526 72 V和5.287×10-8A/cm2,表现出良好的耐蚀性能。用高浓度海水喷淋腐蚀试验表明来自海水中的Cl-阴离子只能进入MAO膜层的疏松表层,生成可溶性的Al-O-Cl络合物,造成表面出现大量"海绵絮状"孔洞,但Cl-、SO24-等阴离子无法进到膜层内部致密层,从而基体不被腐蚀。     

Influence of sodium silicate concentration on properties of micro arc oxidation coatings formed on AZ91HP magnesium alloys

In a base solution containing 10 g/L sodium hydroxide and 12 g/L phytic acid, the influence of sodium silicate concentration on the formation and properties of anodic coatings obtained by micro arc oxidation (MAO) on magnesium alloys was systematically studied. The results demonstrate that sodium silicate can increase the solution conductivity, decrease the final voltage and change the coating color. Amorphous magnesium silicate is detected and the silicon content in the coatings continually increases with the increasing of sodium silicate concentration. Silicate ions can simultaneously combine with magnesium and aluminum ions to develop anodic coatings, while phytic acid radicals preferentially react with magnesium ions. Sodium silicate can further improve the corrosion resistance of MAO treated magnesium and the coating shows the best corrosion resistance in the base solution with 10 g/L sodium silicate.     

大风沙地区铝合金接触网零部件表面处理的优选

目的提高铝合金接触网零部件表面耐磨损性能,以增加其在大风沙地区的使用寿命。方法对接触网零件切割进行试样制备。在硅酸盐体系电解液中,采用20 k W直流脉冲微弧氧化设备对试样表面进行微弧氧化处理,电解液为硅酸盐,氧化时间为30 min。同时制备阳极氧化处理的平行试样。通过硬度测试、摩擦磨损试验以及扫描电子显微镜(SEM)测试,分别评价两种表面处理方式的表面硬度、耐磨性能,利用中性盐雾试验来评价其耐腐蚀性能,并通过扫描电子显微镜来观察两种膜层的差异。结果通过对铝合金接触网进行阳极氧化和微弧氧化处理能明显提高表面耐磨性。阳极氧化膜层硬度为350.3HV,微弧氧化膜层硬度约为阳极氧化膜硬度的4倍,达到1510.8HV。经过HT-600高温摩擦磨损试验机30 min的磨损试验,铝合金基体质量损失2 mg,阳极氧化膜质量损失0.8 mg,而微弧氧化膜的质量损失只有0.15 mg左右,且微弧氧化膜层表现出了更好的耐腐蚀性能。结论微弧氧化膜层能表现出更加优异的耐磨及耐腐蚀性能,因此微弧氧化更适合大风沙地区铝合金零件的表面处理。     

加压幅度对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响

研究了硅酸盐体系中加压幅度对AZ91D镁合金微弧氧化膜层结构及耐磨、耐蚀性能的影响.结果表明:随着加压幅度的增大,微弧氧化膜层的厚度、孔隙度和结合力都呈先增大后减小的趋势,且都在加压幅度为20 V时出现了最大值;粗糙度随着加压幅度的增大而增大.当加压幅度不小于25 V时微弧氧化膜层耐蚀能力强.     

铝合金微弧氧化的研究进展

综述了微弧氧化技术的发展历程、成膜机理,论述了铝合金微弧氧化的特点。基于铝合金微弧氧化工艺研究现状,详细阐述了氧化时间、占空比、电压、电流密度、电解液浓度、基体粗糙度、纳米颗粒添加剂以及复合工艺等对铝合金微弧氧化膜层的组织与性能的影响。如电流密度会影响涂层的生长机理,使膜层的表面结构和内部缺陷产生较大的差异;采用不同的电解液所得到的膜层的厚度和粗糙度有明显的区别;在不同的电压参数下膜层的均匀性及膜层中微孔的尺寸大不相同;制备微弧氧化复合涂层以及采用纳米增强颗粒可使膜层的结构和性能有大幅提升。通过改变以上影响因素对铝合金微弧氧化膜层组织和结构加以调控,从而实现了对膜层性能的优化,如膜层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性能的提高。最后对铝合金微弧氧化的发展方向提出了展望。