铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能北大核心CSCD

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

铝合金微纳米蛇纹石改性微弧氧化陶瓷膜自修复性能

微弧氧化反应前,在电解液中加入蛇纹石微纳米颗粒的分散液,在铝合金表面制备出具有特殊功能、含蛇纹石微纳米颗粒的复合陶瓷层。结果表明:蛇纹石浓度在6 g/L时,陶瓷层厚度及表面硬度最佳。对普通微弧氧化陶瓷层与微纳米蛇纹石复合陶瓷层进行摩擦磨损试验,研究发现,复合陶瓷层摩擦因数降低,硬度升高且表面形貌光滑。对试件进行能谱分析,复合陶瓷层出现了Si、Mg等元素,且磨损试验后Si元素含量升高,由16.7%升高到28.5%。说明复合陶瓷层中的蛇纹石在摩擦磨损过程中起到了改善试样磨合过程的作用,对磨损后的表面进行了修复,填补缺陷,在表面形成了一层保护膜,起到了自修复的作用。     

电解液中MoS_2和SiC浓度与配比对铝合金微弧氧化膜层摩擦学性能的影响

采用微弧氧化技术,在ZL109铝合金表面原位生成陶瓷层。选择MoS_2和SiC两种微纳米颗粒分别作为复合微弧氧化层的减摩添加剂和耐磨添加剂,采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)等研究了电解液中MoS_2和SiC的浓度与配比对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:当纳米颗粒的总浓度为6 g/L时,复合微弧氧化层中两种纳米颗粒的含量最多,在摩擦磨损试验中的摩擦系数和磨损量最低;在纳米颗粒的总浓度为6 g/L同时MoS_2和SiC的配比为1∶2的情况下,复合微弧氧化层的摩擦系数较低、磨损量最低,复合微弧氧化层的减摩效果明显、耐磨效果最优。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层耐磨性

利用微弧氧化技术在7075铝合金表面形成微弧氧化陶瓷膜层,通过SEM、XRD手段分析了微弧氧化陶瓷层的显微结构、表面形貌和相组成,并在HIT-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试了陶瓷膜层的摩擦学性能.结果表明:7075铝合金表面的微弧氧化陶瓷膜层由疏松层、致密层构成,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3两相;氧化陶瓷层与基体结合良好,厚度为25～45μm,表面硬度可达到1900HV0.1左右;微弧氧化表面处理技术可以显著提高铝合金的表面耐磨性,在与GCr15钢球对磨时,膜层具有较低的磨损率,但摩擦因数相对较高.     

蛇纹石复合微弧氧化膜层制备及工艺参数优化

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层,制备蛇纹石复合微弧氧化膜层。采用正交试验法,通过测定膜层厚度、表面粗糙度和膜层中蛇纹石含量,以及扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,对制备蛇纹石复合微弧氧化膜层的工艺参数进行优化研究。结果表明:双向恒压模式下制得的微弧氧化膜层表面微孔孔径较小,粗糙度较低,但膜中的蛇纹石含量较低;单向恒压和单向恒流模式下制得的微弧氧化膜层中蛇纹石含量较高,且单向恒流模式下制得的微弧氧化膜层表面裂纹明显减少;微弧氧化膜层中的蛇纹石含量、膜层厚度及粗糙度均随电流的增加而增加,随频率的增加而减少,随电解液中蛇纹石微纳米颗粒浓度的增加而增加;制备蛇纹石复合微弧氧化膜层优化后的工艺参数为:单向恒流模式,正向电流8 A,频率500 Hz,电解液中的蛇纹石微纳米颗粒浓度10 g/L。     

工艺参数对铝合金微弧氧化膜层蛇纹石含量的影响

为探究工艺参数对铝合金微弧氧化膜层中蛇纹石含量的影响,采用微弧氧化技术,分别在双向恒压、单向恒压和单向恒流模式下,在添加蛇纹石微纳米颗粒的电解液中进行试验,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。采用SEM、EDS及XRD对膜层进行分析。结果表明:在单向恒压和单向恒流模式下制得的微弧氧化膜层的蛇纹石含量相比双向恒压模式分别提高了92%和113%;微弧氧化膜层中的蛇纹石含量随电流的增加而增加,随频率的增加而降低,随电解液中蛇纹石微纳米颗粒浓度的增加而增加;试验过程中试样与电解槽之间的电场产生的电泳效应,使得在电解液中呈电负性的蛇纹石微纳米颗粒移动到试样表面,在接触到试样表面熔融态的高温氧化物时,蛇纹石微纳米颗粒表面熔化而粘合在试样表面,经电解液冷却复合到了微弧氧化膜层中。     

电解液中添加纳米SiO2对7A52铝合金表面微弧氧化陶瓷层生长过程及性能的影响

为了改善微弧氧化陶瓷层表面疏松状况,通过在电解液中添加纳米SiO2颗粒,在7A52铝合金表面制备了含纳米SiO2颗粒的复合陶瓷层.添加纳米SiO2颗粒后,试样表面电流密度也大幅度提高,陶瓷层生长速度提高了近一倍.采用XRF,SEM,维氏硬度计和往复式摩擦磨损试验机对陶瓷层进行了考察.结果表明,纳米SiO2进入了陶瓷层,纳米SiO2颗粒复合处理后,陶瓷层更加致密,显微硬度和耐磨性大幅度提高.     

二硫化钼改性铝合金活塞微弧氧化膜层的研究

微弧氧化是在铝及其合金表面原位生长一层硬度高、耐磨、耐腐蚀的陶瓷膜层的技术。本文在已经优化好的微弧氧化电解液中添加二硫化钼微纳米颗粒,通过对比试验的方法来研究二硫化钼微纳米颗粒对铝合金活塞试样成膜以及对成膜耐磨性能的影响。     

等离子喷涂层与微弧氧化膜层的摩擦磨损性能比较

采用等离子喷涂法在钛合金基体上制备了纳米氧化锆陶瓷涂层,采用微弧氧化法在锆合金基体上制备了氧化锆陶瓷膜层。通过摩擦磨损试验研究了纳米陶瓷涂层和微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果表明:在往复滑动磨损条件下和两种载荷水平下,两种涂层均呈现相同的耐磨性规律;在较大载荷下,微弧氧化膜层的磨痕深度较大,即纳米ZrO2陶瓷涂层的耐磨性优于微弧氧化陶瓷膜层。     

超硬铝合金微弧氧化陶瓷膜层的耐磨性能

采用微弧氧化新技术在超硬铝合金表面原位生长出陶瓷膜层,通过SEM、XRD等检测手段分析了陶瓷层的表面、截面形貌及其相组成,并利用耐磨试验机对其在常温下的耐磨性能进行了对比测试与分析。结果表明:微弧氧化陶瓷膜层的表面磨损比较均匀,磨损痕迹比较轻微;微弧氧化陶瓷膜层提高了超硬铝合金基体材料表面的耐磨性能,提高幅度达2~3个数量级。     

MoS_2/SiC复合微弧氧化层的制备及性能

采用微弧氧化技术,使用WHD-20型微弧氧化电源,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层,针对铝合金的摩擦学性能的不足,展开了减摩耐磨微弧氧化层的研究。电解液中选取MoS_2作为减摩添加剂,SiC作为耐磨添加剂,将两种纳米颗粒在电解液中良好分散后,烧结在微弧氧化层中,成功制备了MoS_2/SiC复合微弧氧化层。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、显微硬度仪和摩擦磨损试验机分别评价了复合微弧氧化层的结构、成分、硬度以及摩擦学性能。结果表明:MoS_2/SiC复合微弧氧化层生长速度减缓,膜层厚度减少了16. 2%,表面形貌更加致密且粗糙度减小了40. 22%,硬度增加了11. 06%。在摩擦磨损试验中,复合膜层磨损量降低了32. 65%,摩擦因数更低且平稳。     

纳米添加剂对6063铝合金微弧氧化层组织与性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段研究了纳米添加剂对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层的相组成、微观结构、显微硬度、耐磨损等性能的影响。结果表明:TiO2或Al2O3纳米粉末的添加都使得微弧氧化陶瓷涂层的表面更加致密,使得涂层的显微硬度有明显提高。另外,因为金红石型TiO2与α-Al2O3的性能有所不同,导致添加Al2O3纳米添加剂时涂层的耐磨性能明显提高,而添加TiO2纳米添加剂时涂层的耐磨性能反而有所降低。     

铝合金的微弧氧化研究

在硅酸钠和氢氧化钠电解液中利用微弧氧化技术在LY12铝合金表面生成陶瓷膜层.对膜层进行了SEM和TEM观察.对微弧氧化过程中电参数的变化规律进行了探讨,并分析了电参数对微弧氧化的影响.结果表明:在本实验条件下,用微弧氧化工艺在铝合金表面可制得致密的、厚度达200μm的氧化膜,膜层与铝基体的结合层形成了纳米晶相.电参数对陶瓷层的厚度、硬度、粗糙度都有较大的影响.对微弧氧化膜层的钢球和陶瓷球磨损的对比可知,与钢球的磨损主要是粘着磨损,对陶瓷球的磨损主要是磨料磨损.     

纳米 α-Al2O3添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响

目的探究微弧氧化电解液中纳米α-Al2O3的浓度对铝合金微弧氧化膜层组织和性能的影响。方法在硅酸盐体系电解液中加入1~5 g/L纳米α-Al2O3,微弧氧化获得不同的陶瓷膜层,对膜层的微观结构、厚度、硬度和耐腐蚀性能进行分析。结果膜层的主要组成相为α-Al2O3、γ-Al2O3和SiO2。当纳米α-Al2O3添加量为3 g/L时,膜层表面微裂纹少,孔隙率小,厚度达70μm,硬度为513HV,耐腐蚀性能好。结论硅酸盐电解液中加入纳米α-Al2O3,能够改善铝合金微弧氧化膜层的综合性能。     

纳米Cr2O3微粒对2024-T4微弧氧化膜结构及耐磨性能的影响

摘 要: 在含有不同浓度纳米Cr2O3微粒的硅酸盐体系电解液中对2024-T4铝合金进行微弧氧化处理,使用SEM观察陶瓷膜的表面形貌和截面形貌,使用EDS能谱仪分析膜层中各主要成分沿截面方向的分布,使用XRD分析陶瓷膜的相结构,使用纳米压痕硬度计测量陶瓷膜的硬度,使用粗糙度仪测量陶瓷膜的表面粗糙度,使用摩擦磨损试验机测量陶瓷膜的摩擦系数,使用激光共聚焦显微镜测量磨痕体积,评估磨损率,使用SEM观察磨痕形貌,结果表明：在电解液中加入纳米Cr2O3微粒后,制备的陶瓷膜中出现了Cr2O3相,电解液中纳米Cr2O3微粒浓度达到2.4g/L时,陶瓷膜的硬度最高,摩擦系数最小,磨损率最低,耐磨性最好。     

7A52铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学特性

利用微弧氧化技术在7A52装甲铝合金表面原位生成了陶瓷层,通过SEM、XRD等手段分析了陶瓷层的表面形貌和物相组成,并在MS-T3000往复式摩擦磨损试验机上考察了陶瓷层在干摩擦条件下的摩擦学行为,分析了陶瓷层的磨损失效机制.结果表明,徼弧氧化陶瓷层由α-Al2O3和γ-Al2O3陶瓷相组成,高硬度的陶瓷层提高了7A52铝合金表面接触载荷承载能力和耐磨性,耐磨性最大提高幅度达到了100倍以上.陶瓷层的磨损机制以磨粒磨损失效为主.     

电解液中Ca2+、Mg2+对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜表面形貌的影响

在Al2O3陶瓷的烧结过程中，添加剂MgO和CaO起着极其重要的作用。本文主要研究在微弧氧化过程中，电解液中加入Ca^2＋、Mg^2＋后，ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷膜表面形貌的变化。SEM结果表明：微弧氧化陶瓷层由大小不相等的表面具有放电气孔的颗粒组成，在基础电解液中加入Ca^2＋后，生成的陶瓷膜层与添加Mg^2＋的电解液中生成的陶瓷膜层相比，表面较平整、陶瓷颗粒形状比较均匀，且表面有大约2μm的树枝状晶体，但还没有完全生长。微弧氧化膜层表面有明显的热裂裂纹存在，且这些裂纹穿过放电气孔。膜层表面不均匀的分布有细小的浅色颗粒。     

铝合金微弧氧化过程的特性研究及机理分析

在硅酸钠和氢氧化钾电解液中利用微弧氧化方法,在2024铝合金上制备了陶瓷膜层.测定了膜层的厚度,考察了微弧氧化过程中放电参数及形成陶瓷膜速率的规律,用X射线衍射仪(XRD)观察分析了其成分及组成,对陶瓷膜的摩擦性能进行了研究,推断了在电极上发生的反应,对陶瓷膜的成膜机理进行了分析.结果表明,随着时间的进行,阴阳极电压逐步升高,开始时膜厚增加较快,以后逐渐变慢,膜层厚度随时间变化不是简单的线性关系.陶瓷膜内含有γ-Al2O3和α-Al2O3相,膜层内外两相含量差异较大,主要是由于冷却速率不同的原因.陶瓷层表面经历了一个熔融、凝固和冷却的过程.陶瓷层由内向外可以分为过渡层、致密层和疏松层,陶瓷膜与基体的结合非常牢固,属于冶金结合.溶液内的Si、K元素和基体内的合金元素Cu在陶瓷膜中都有存在,阴极成分Fe也存在于陶瓷膜中,放电通道中在高的能量密度下生成了Si-Al-O三重复杂化合物.     

纳米TiO2对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性的影响及机理

目的 提高D16T铝合金的耐磨损性能。方法 通过向硅酸盐和磷酸盐混合电解液体系中添加2 g/L纳米TiO2添加剂,利用微弧氧化技术在其表面制备微弧氧化陶瓷膜。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、显微硬度计、厚度测试仪、摩擦磨损试验机等,研究了纳米TiO2添加剂对D16T铝合金微弧氧化膜的结构和耐磨损性能的影响及机理。结果 纳米TiO2的添加使得微弧氧化膜层的表面变得更加平整、致密,具有更少的微孔和裂纹,大大改善了膜层结构。相比于未添加纳米TiO2的电解液中制得的微弧氧化膜,在含纳米TiO2的电解液中所制得的微弧氧化膜中有新相TiO2生成,并且促使更多的α-Al2O3相和γ-Al2O3相生成,使膜层厚度得到明显增加,膜厚达31.2 μm,显微硬度也得到显著提高,达510HV。纳米TiO2的添加,降低了D16T微弧氧化膜层试样的摩擦系数,平均摩擦系数为0.45,明显低于不含纳米TiO2的D16T微弧氧化膜层试样的摩擦系数（0.75）。结论 加入到电解液中的纳米TiO2在微弧氧化反应过程中已进入到所形成的氧化膜层,并且填充了膜层中的微孔和裂纹,改善了膜层结构,增加了膜层厚度,显著提高了微弧氧化膜层的显微硬度和耐磨损性能。     

6063铝合金表面微弧氧化陶瓷层制备和性能试验研究

以6063铝合金为基体,硅酸盐体系Na2Si O3和KOH为电解液,纳米Ti O2为添加剂,制备表面微弧氧化陶瓷层。采用扫描电镜、X射线衍射仪等手段系统分析了陶瓷层的性能。结果表明:在铝合金表面微弧氧化基本工艺参数、电解液和处理时间不变的情况下,纳米Ti O2添加剂对膜层的性能有着较大的影响。随着Ti O2纳米添加浓度增大,氧化成膜速率有所提高,陶瓷层中第二相α-Al2O3、γ-Al2O3的衍射峰明显增强,并且有少量Ti O2、Al Ti和Ti3O5新相,陶瓷层的结合力增加。