不同电解液中镁合金微弧氧化膜生长过程及腐蚀防护性能

对AZ31镁合金在3种电解液(NaAlO2,Na2SiO3,Na3PO4)中进行微弧氧化处理,采用扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析了不同电解液体系下微弧氧化膜的表面和截面形貌及其元素分布情况,采用X射线衍射分析了微弧氧化膜生长过程中物相组成的变化情况,利用电动位极化、电化学阻抗和析氢测试比较了不同电解液体系中制备的相同...     

NH4F浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响

目的 考察乙二醇-氟化铵电解液中氟化铵浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响,提高镁合金氟化物膜层的耐腐蚀性能。方法 在含不同浓度NH4F的EG-NH4F电解液中,采用微弧氧化的方法制备氟化物膜层,NH4F质量浓度分别为40、60、80、100、120 g/L。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),对膜层表面微观形貌和成分组成进行分析,并通过电化学测试表征了膜层的腐蚀防护性能,通过盐雾试验评估了膜层长效防腐蚀行为,通过SEM和EDS表征了腐蚀形貌和腐蚀产物。结果 在EG-NH4F中制备膜层的物相组成主要是MgF2。随着NH4F浓度的提高,微弧氧化的起弧电压与工作电压均逐渐减小,膜层中氟含量逐渐增加,膜层的孔径减小,孔数量分布更加均匀,膜层表面粗糙度降低。质量浓度为100 g/L NH4F的膜层自腐蚀电流密度(Jcorr)为2.226×10^‒7 A/cm²,较镁合金基材降低了1个数量级,极化电阻Rp增大到90.156 kΩ.cm²,其阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.55×10⁵ Ω.cm²,与镁合金基材的阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.86×10² Ω.cm²相比,提高了3个数量级。结论 微弧氧化处理能够显著改善AZ31镁合金的腐蚀防护性能。NH4F浓度的增加有利于提高膜层的耐腐蚀性能,质量浓度为100 g/L NH4F的膜层耐腐蚀性能最优。     

镁合金表面PEF膜与PEO膜腐蚀防护行为的对比研究

目的 对比研究镁合金表面新型等离子体电解氟化(PEF)膜与传统等离子体电解氧化(PEO)膜的腐蚀防护行为.方法 分别在中性和酸性腐蚀介质中,通过开路电位监测和动态电位极化曲线测试表征了膜层的电化学腐蚀行为,通过浸泡实验和盐雾实验表征了膜层的长效腐蚀行为.通过SEM、EDS和XRD等方法表征了膜层的原始微观结构和组成,分析了腐蚀形貌和腐蚀产物.结果 PEF膜与PEO膜均可以为镁合金基材提供有效的腐蚀防护作用.相较于PEO膜,PEF膜在浸泡实验和盐雾实验中,都具有更为优异的腐蚀防护性能,但在动态电位极化测试中,具有更正的自腐蚀电位和更大的自腐蚀电流密度,表明其腐蚀倾向更低,但腐蚀速率更高.结论 总体而言,PEF膜在中性和酸性环境中都具有更好的腐蚀防护性能.PEO膜在中性环境中的腐蚀防护失效机制主要是腐蚀介质的扩散,在酸性环境中的腐蚀防护失效机制主要是膜层化合物的溶解和消耗;PEF膜在中性和酸性环境中的腐蚀防护失效机制都是腐蚀介质的扩散.     

浸镀铜前处理对铝合金表面Ni-P镀层结构与性能的影响

化学镀Ni-P是提高铝合金表面耐蚀耐磨性的主要方法之一,但施镀前通常要进行前处理,以去除表面氧化膜。以氯化胆碱-乙二醇低共熔体系为溶剂,CuCl2·2H2O为铜源,通过浸镀方法在铝合金表面制备铜层,再后续化学镀NiP,并与未经浸镀前处理和浸锌前处理铝合金表面的化学镀Ni-P层进行对比。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、动电位极化及ASTM D3359-93胶带测试法研究了不同前处理方法对Ni-P镀层结构和性能的影响。结果表明:与未经浸镀前处理和浸锌前处理相比,通过浸镀铜前处理的铝合金表面得到的Ni-P镀层呈常规的胞状颗粒结构,腐蚀电位与腐蚀电流分别为-0.343V和2.109×10-6 A/cm2,耐蚀性较好;根据ASTM D3359-93标准,镀层与基底的附着性为5B。     

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。     

金属表面自纳米化及其复合改性技术研究进展

结合国内外表面自纳米化的研究成果,综述了表面纳米晶层产生的机理及表面自纳米化对材料表面硬度、摩擦磨损性能、抗疲劳性能以及耐腐蚀性能等的影响,总结了表面纳米晶层的优势,并针对表面纳米晶层性能及单一表面处理技术的不足,详细介绍了金属表面自纳米化与等离子体扩渗、微弧氧化及化学镀等常规表面处理相结合的复合改性技术研究进展,阐明了复合处理技术在材料性能提升上的巨大优势。最后,指出了复合处理技术面临的挑战,并从加强作用机理的研究、复合处理工艺系统性研究以及推进工业化应用等方向着手,提出应充分发挥金属材料表面自纳米化这一普适性的表面处理手段与其他表面改性技术复合的优势。希望为实现金属材料结构功能一体化,促进高性能新型材料和高性能复相表层的研究开发,加快复合改性技术工业化应用的进程提供借鉴与支撑。     

钛合金表面高硬度微弧氧化膜的制备和耐磨性研究

目的 在钛合金表面制备高硬度、高耐磨的微弧氧化膜,并研究其摩擦磨损性能。方法 采用较高浓度的铝酸盐电解液在钛合金表面制备了微弧氧化膜,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）,对膜层的微观形貌和组成进行表征。采用辉光放电光谱仪（GDOES）分析膜层厚度方向的元素变化情况。利用显微硬度计测试膜层硬度,利用摩擦试验机测试膜层的摩擦磨损性能,并通过三维轮廓仪分析磨痕轮廓。结果 膜层主要由Al2TiO5和γ-Al2O3相构成,有少量的金红石型TiO2相;随着铝酸盐浓度的增大,微弧氧化膜的表面形貌和元素分布更均匀、一致,内部的孔隙和微裂纹更少。膜层硬度较Ti6Al4V基材有大幅提升,且随铝酸盐浓度的增大而升高,最高可达1140HV。膜层在稳定摩擦阶段的摩擦系数介于0.55~0.65之间,随着铝酸盐浓度的升高,磨痕深度减小且磨损率降低。结论 高浓度铝酸盐电解液中制备的微弧氧化膜具有较高的硬度,在滑动干摩擦条件下表现出优异的耐磨性。     

CuO/凹凸棒石黏土复合材料的制备及其吸附、抑菌性能研究

以凹凸棒石粘土为载体,采用共混水热法制备了纳米氧化铜/凹凸棒石黏土复合材料前驱体,450℃煅烧后得到凹凸棒石黏土负载的多孔氧化铜复合材料,考察了其吸附、抑菌性能。结果表明,复合材料中CuO的质量分数为50%时,亚甲基蓝色度的去除率达80%以上,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的增长具有良好的抑制作用。     

聚苯胺的电化学制备及电容特性

在硫酸介质中以苯胺为单体,采用循环伏安法(CV)合成了聚苯胺(PANI)。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)等手段对其结构和形貌进行了表征。在2 mol/L KOH电解液中,对合成的聚苯胺粉末构成的电极进行了循环伏安、恒流充放电(CP)及交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明,电化学合成硫酸掺杂的PANI有良好的结晶性并呈现出纳米棒的结构,电流密度为20mA/cm2时,PANI电容器的比电容高达421.11 F/g,是一种具有优良应用前景的超级电容器材料。     

铜合金表面微弧氧化膜的制备及其耐蚀绝缘性能研究

采用铝酸盐电解液体系在铜合金表面成功制备了微弧氧化膜,并考察了其腐蚀防护与绝缘性能。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线能量色散谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD)表征了氧化膜的微观形貌及结构组成。利用电动位极化曲线、电化学阻抗谱及盐雾试验箱综合评价了氧化膜的腐蚀防护性能。通过耐压测试仪测试了氧化膜在交流和直流模式下的电压与漏电流关系曲线。结果表明,铜合金表面微弧氧化膜生长以向外生长的化合物沉积为主,呈现明显的边缘效应,并随氧化电压的升高,铜合金基体参与氧化成膜的程度越高,氧化膜的厚度也越大,其腐蚀电流密度相较于铜基材降低了3个数量级,中性盐雾测试732 h后无明显腐蚀产物,在直流和交流模式下的耐击穿电压分别提升至750 V和600 V,说明铜合金微弧氧化膜在高电压下具有较快的生长速度和优异的耐腐蚀与绝缘性能。