7075铝合金微弧氧化涂层的组织结构与耐蚀耐磨性能

采用微弧氧化技术在7075铝合金表面制备保护性涂层,考察工艺参数对涂层生长过程的影响规律,利用SEM和XRD测试微弧氧化涂层的微观组织,通过中性盐雾实验评价涂层的耐腐蚀性能,通过摩擦磨损实验研究涂层的摩擦磨损特性.结果表明,电流密度和氧化时间是影响微弧氧化涂层质量和厚度的重要参数;γ-Al_2O_3是微弧氧化涂层的主要组成相,基体材料成分和电解液组分都会影响涂层的相组成;涂层厚度以及封孔处理对涂层的耐腐蚀性能具有显著影响,经适当工艺制备和处理的微弧氧化涂层耐中性盐雾实验时间可达2000h以上,耐蚀性优异;微弧氧化处理能够显著提高7075铝合金的耐磨性,与7075铝合金基体和硬质阳极氧化膜相比,微弧氧化涂层的耐磨性分别提高了约400倍和50倍.     

纳米SiC对AZ91D镁合金微弧氧化膜微观结构及性能的影响（英文）

通过向Na2Si O3-Na Al O2复合电解液体系中添加纳米Si C,经过微弧氧化处理后在AZ91D镁合金表面制备含纳米SiC的复合陶瓷层。利用SEM、膜层测厚仪、XRD、EDS和维氏硬度计分别研究膜层的微观形貌、厚度、相结构、元素组成及硬度。采用摩擦磨损试验机对镁合金基体和膜层的干滑动磨损行为进行研究,运用动电位极化曲线试验和交流阻抗法测量镁合金基体和膜层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性能。结果表明:向电解液中添加纳米Si C后,微弧氧化的起弧电压和终止电压均下降。经纳米SiC复合处理后,微弧氧化膜层的孔径减小,致密性提高;与未添加纳米Si C的膜层相比,其厚度和硬度都得到提升,耐磨性与耐蚀性均增强。     

ZM5镁合金微弧氧化膜的摩擦磨损性能研究

利用微弧氧化装置在硅酸盐体系中对ZM5镁合金进行了微弧氧化表面改性处理.采用XRD及SEM分析了ZM5镁合金微弧氧化陶瓷膜的形貌、组成和结构,并对微弧氧化陶瓷膜的硬度以及干式滑动摩擦磨损行为进行了研究.结果表明:微弧氧化膜由三层结构组成,主要由Mg2SiO4相和少量MgO相组成;可以显著提高镁合金基体的硬度和耐磨性,其室温滑动摩擦磨损机理为轻微犁削和粘附转移.     

TiN颗粒对镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响

目的分析Ti N颗粒在镁合金微弧氧化过程中的作用,并研究其在膜层中对镁合金硬度、耐磨和耐蚀等性能的影响。方法通过在微弧氧化电解液中添加2.7μm Ti N颗粒,并使其充分分散于电解液中,使电解液中Ti N颗粒的质量浓度分别为0、2、4、6 g/L,并控制其他实验参数(如电流密度、频率、占空比和氧化时间)一样的情况下进行实验,通过电子显微镜、涂层厚度测厚仪、显微维氏硬度计、X射线衍射和电化学工作站,分别从膜层的表面形貌、厚度、硬度、相组成及耐蚀性等方面,研究了Ti N颗粒对镁合金微弧氧化膜层性能的影响。结果在微弧氧化电解液中添加Ti N颗粒后,相同电化学参数下制得的微弧氧化膜层变得致密,厚度、硬度有所增加,氧化膜层主要由Mg、MgO、Mg2Zr5O12、Ti N组成。极化曲线显示,加入Ti N颗粒,制备的微弧氧化膜层比未加入Ti N颗粒制得的膜层的腐蚀电流下降了2个数量级。阻抗图谱表明,电阻值增加了1个数量级。结论 Ti N颗粒能够随镁合金的微弧氧化过程进入制得的氧化膜层中,并且能够增加膜层厚度和硬度,使膜层的耐磨、耐蚀性得到提高。     

微弧氧化膜层对压铸镁合金拉伸性能的影响

利用自主开发的微弧氧化工艺处理了实际镁合金压铸试样,并探讨了微弧氧化膜层对镁合金基体拉伸性能的影响。研究发现,微弧氧化处理的镁合金压铸件试样表面的膜层厚度均匀、色泽均一;膜层含有MgO、MgAl2O4及Mg2SiO4等物相,且MgO含量随处理时间的延长而增加;处理时间合适时,膜层几乎不影响镁合金基体的拉伸性能,但随着处理时间的增加,由于膜层中存在的诸多缺陷而使基体的拉伸性能开始有所下降。     

AZ91D表面微弧氧化陶瓷层形貌及磨损特性分析

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、磨损试验、激光共聚焦显微镜等手段,分析了镁合金AZ91D微弧氧化陶瓷层表面、截面形貌及相组成,研究了微弧氧化试样和基体试样的磨损性能及三维形貌。结果表明,AZ91D镁合金经微弧氧化处理10 min后,陶瓷层与基体结合紧密,表面有微孔和裂纹存在且较为粗糙,陶瓷层最小厚度达62.9μm左右。陶瓷层主要由Mg2Si O4相和Mg O两相组成,膜层硬度为349.4 HV,摩擦因数达到0.119,其磨损破坏的形式主要为剥离和划伤,微弧氧化试样的耐磨性有所提高。     

镁合金微弧氧化膜有机封孔耐腐蚀性能的研究

镁合金AZ91D经微弧氧化处理后得到与基体结合牢固、表面多孔的氧化膜,研究了在该氧化膜上涂覆有机涂层进行封孔的方法,利用扫描电镜从复合膜层的横截面分析了有机涂层对微弧氧化膜层的封孔情况,并对封孔后的镁合金表面膜层的结合性能和耐腐蚀性能进行了初步试验分析.研究表明,有机涂层能渗入微弧氧化膜孔洞内5～30μm,与氧化膜层结合紧密.经1% HCl溶液浸泡试验,结果表明经过有机封孔后的微弧氧化膜层的耐腐蚀性能大大提高.     

低温超音速火焰喷涂铝-微弧氧化复合膜的制备与性能研究

先采用低温超音速火焰喷涂技术在AZ91D镁合金表面沉积一层致密的Al涂层,再采用微弧氧化技术进行微弧氧化处理,进而获得复合涂层。对热喷涂铝涂层微弧氧化的成膜过程、氧化膜微观结构和成分、复合涂层的耐腐蚀性能等进行了研究,并与在2024铝合金及AZ91D镁合金表面的微弧氧化过程和氧化膜层进行了对比。结果表明:在Al涂层上微弧氧化形成的微弧氧化膜呈多孔珊瑚状,相结构主要为γ-Al2O3,没有微裂纹产生,其微弧氧化过程与2024铝合金的微弧氧化大致相同;复合涂层具有良好的抗盐雾腐蚀性能,可显著提高镁合金的耐蚀性。     

镁合金材料表面处理技术研究新动态

对镁合金材料近年来在表面微弧氧化、表面超疏水膜层、激光表面改性以及溶胶-凝胶涂层四个方面的研究动态进行了简要综述。镁合金材料采用双极性和混合(单极和双极的组合)电流模式微弧氧化处理的膜层生长速率较快,膜层更致密且硬度更高,膜层的耐磨性和耐腐蚀性能更好。在高浓度苛性碱为主的强碱性溶液中添加适量的添加剂,经短时间(~3 min)微弧氧化处理,即可获得中性盐雾试验达200 h以上的致密耐腐蚀膜层。采用水热法、电化学刻蚀、微弧氧化和电沉积等方法,可在镁合金材料表面形成具有微纳米多级结构的粗糙表面,再用低表面能物质对粗糙表面进行修饰,可在镁合金表面获得超疏水膜层,从而提高镁合金的耐腐蚀性能。镁合金材料激光表面改性处理可改善其表面成分,细化晶粒,使组成相分布更均匀以及提高表层的固溶度极限,从而提高镁合金材料的耐腐性能、摩擦磨损抗力和疲劳强度。溶胶-凝胶有机/无机杂化涂层与镁合金基材良好的附着力,不仅可提高镁合金的耐腐蚀性能,还可以使镁合金具有抗氧化、耐磨损、防水性以及其他性能。     

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。     

激光熔覆 CBN 膜层的形态特征及性能研究

目的提高钛合金的表面硬度和耐磨性能。方法采用激光熔覆工艺,在TC11钛合金表面制备80%CBN+20%Ti(均为质量分数)熔覆层,分析熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能。结果熔覆层的显微组织沿层深方向分为熔覆区、结合区和过渡区三个区域,区域之间没有明显的裂纹和断层。CBN膜层的显微硬度最高达到950HV0.2,耐磨性比纯Ti熔覆层提高了近14倍。结论在钛合金表面激光熔覆CBN抗磨涂层,不仅耐磨损性能良好,而且表面硬度得到了有效提高。     

SiO2 对镁合金阴极电泳涂层耐磨性的影响

目的提高镁合金有机涂层的耐磨性能。方法用KH450硅烷改性Si O2粉体,并充分分散于电泳漆中。用KH460硅烷预处理镁合金表面,并阴极电泳复合涂层。通过铅笔硬度测试、摩擦磨损实验、画圈附着力测试、NMP(N甲基吡咯烷酮)试验和Machu试验,分别评价阴极电泳涂层的硬度、耐磨性能、附着力、抗NMP溶胀性能和耐蚀性,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行分析。结果在镁合金用KH460预处理的前提下,添加Si O2粉体使涂层硬度由4H上升为5H,同时也提高了涂层的耐蚀性,并且涂层的附着力保持为1级,抗NMP溶胀性能仍120 h。在预处理镁合金基体上制得的原漆涂层和添加纳米Si O2的涂层耐磨性较好,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.47和0.475,摩擦系数均低于0.4;在未预处理镁合金基体上制备的原漆涂层和在预处理镁合金基体上制备的添加微米Si O2的涂层耐磨性较差,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.665和0.673,摩擦系数均大于0.7。四种涂层磨损破坏的机制主要为疲劳破坏。结论 Si O2粉体的加入可以有效提高涂层的耐蚀性和铅笔硬度,同时不降低涂层的附着力和抗NMP溶胀性能。用硅烷对镁合金进行预处理,向电泳漆中添加硅烷处理的纳米Si O2,可有效提高阴极电泳涂层的耐磨性。     

镁合金微弧氧化复合膜研究进展

微弧氧化（MAO）表面处理技术常用于改善镁合金的特定性能,但MAO膜容易产生微孔和微裂纹从而降低镁合金的耐蚀性。为了提高镁合金微弧氧化膜的使用寿命,主要综述了国内外MAO工艺过程调节措施和MAO膜后处理技术的最新研究进展,重点介绍了近年来国内外镁合金MAO复合膜的研究热点。着重介绍了通过工艺过程调节提高镁合金MAO膜长期保护性能的几项措施：通过电参数和电源类型调节协同电解液成分调整提高MAO膜耐蚀性;通过加入电解液添加剂提高MAO电解液稳定性和电导率;利用具有自封孔作用的添加剂可以参与成膜的特点提高MAO膜致密性;通过复合工艺在MAO膜传统封孔后进一步封闭孔隙。此外,详细介绍了包括疏水涂层、化学镀、类金刚石涂层、生物膜涂层等复合膜工艺的研究进展,强调了复合膜不仅耐蚀性高而且具有功能化应用前景：超疏水复合膜对镁基底具有主动的腐蚀保护作用,超疏水膜协同MAO膜可以提高表面的疏水性;镀镍层致密无微孔且与MAO膜交错咬合能够改善镁MAO膜的导电性和耐蚀性;MAO涂层代替金属缓冲层能够提高类金刚石涂层和基体界面结合强度;生物复合涂层不仅耐蚀性高还具有促进细胞增殖和分化生物活性的作用。最后,基于镁...     

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。     

Effects of rare earths on the microarc oxidation of a magnesium alloy

The effects of rare earths on the properties of the microarc oxidation（MAO） coating on a magnesium alloy were investigated by means of scanning electron microscopy（SEM）,energy dispersive X-ray spectroscopy（EDS）,and electrochemistry methods.The results show that a nice and compact MAO coating was successfully obtained when the magnesium alloy was treated in nitrate solutions as the pre-treatment of MAO.However,the MAO was not successfully completed for the silicate electrolytes with the addition of rare earths.After the magnesium alloy being treated by rare earth nitrate,the obtained MAO coating has advantages such as uniform distribution of thickness,improved corrosion resistance,and nice-uniform surface,as compared with the untreated magnesium alloy.In addition,the time of non-ESP,the voltage and current density of the MAO process obviously decrease.Cerium oxide doped on the surface of the magnesium alloy can significantly improve the corrosion resistance of the MAO coating and decrease the current density of the MAO process,as compared with lanthanum oxide,whereas the doped rare earths have no significant effect on the components of the MAO coating.     

Thickness effects on corrosion and wear resistance properties of micro-arc discharge oxide coatings on AZ91D magnesium alloys

The microarc oxidation coatings with difference thickness were synthesized on AZ91D magnesium alloy. The microstructure and phase structure of the coatings were analyzed using SEM and XRD, the tribological properties and corrosion resistance behaviour of the coatings were also investigated. The results show that the coating contains two layers, a porous outer layer and relatively dense inner layer. The microhardness of the MAO coatings is four to six times higher than that of the magnesium alloy substrate. The MAO coatings have much better wear-resistance and corrosion resistance abilities than those of magnesium alloy substrate, but possess higher friction coefficient. The results further indicate that there is an optimization thickness for corrosion and wear resistance.     

SiC纳米颗粒对TA2微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响机制

为提高钛及钛合金防腐蚀、耐磨损等关键服役性能,本研究在TA2钛合金表面制备微弧氧化陶瓷涂层,研究纳米SiC颗粒的添加对微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响机制.结果表明,基础电解液中SiC的加入能够大幅度提高TA2微弧氧化涂层的厚度,且随着电压的升高,涂层的厚度和表面粗糙度也随之增大,涂层表面的微孔尺寸随着电压的升高而逐渐增大,SiC的加入能够有效地抑制微弧氧化涂层表面裂纹的产生;微弧氧化涂层的物相主要有高温稳定相金红石及锐钛矿,还含有少量的SiC及SiO2;微弧氧化涂层增加TA2的开路电位及自腐蚀电位,随着处理电压的增加开路电位随着升高;SiC的加入降低了涂层的阳极电流密度,显著提高了微弧氧化涂层得耐蚀性能。     

Mg-Gd-Y-Zr镁合金高速激光熔覆Al-Si涂层的组织与性能

采用高速激光熔覆技术在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备Al-Si涂层。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电化学分析测试、摩擦磨损测试对熔覆层的微观组织及性能进行表征,研究了基体与Al-Si涂层的冶金机理以及耐磨耐蚀能力。结果表明,熔覆层组织包括树枝状α-Mg固溶体、不规则块状Mg₂Si、α-Mg+Al₁₂Mg₁₇共晶以及花瓣状组织Al₃Mg₂。由于细晶强化和第二相强化等原因,Al-Si涂层的硬度达到160 HV0.1。此外,与镁合金基体相比,Al-Si涂层的耐腐蚀性能显著提高,自腐蚀电位相比基体提高约200 mV,自腐蚀电流密度降低2个数量级,抗磨损效果提高30.7%,因此Al-Si涂层有望成为稀土镁合金更有前景的耐磨耐蚀防护涂层。     

时效处理对WC/Cu-Ni-Mn堆焊层耐磨损性能影响

通过对比未时效与时效后WC/Cu-Ni-Mn堆焊层的微观组织、界面及耐磨损性能,研究时效处理对其耐磨损性能的影响规律,并揭示其耐磨损机理. 结果表明,未时效和时效后的WC/Cu-Ni-Mn涂层相对耐磨损性能分别是时效后Cu-Ni-Mn基体的170.72和210.77倍,时效后涂层耐磨性能提升了23.5%;时效处理后Cu-Ni-Mn金属基中析出了NiMn第二相,基体硬度提升了2.3倍,从而为WC颗粒增强相提供了更稳定支撑;而未时效的Cu-Ni-Mn合金中Ni,Mn原子固溶到Cu晶格,形成了一种α-Cu固溶体;未时效和时效后WC/Cu-Ni-Mn的主要磨损机理均为磨粒磨损和黏着磨损.     

微弧氧化电流密度对ZL205A铝合金氧化膜层性能的影响

采用微弧氧化技术,以ZL205A铝合金为基材,固定其它条件不变,只改变电流密度,制备多种氧化膜层,研究了电流密度对膜层的厚度、表面形貌、元素成分、相结构及耐磨性能的影响.结果表明:随电流密度的升高,膜层总厚度和致密层厚度均呈线性增长,同时膜层中的微孔直径增大,但数量减少;膜层的主要成分为Al-Si-O相,其含量随电流密度的增加而增加;氧化膜的磨损机制为磨粒磨损,电流密度对其摩擦因数的影响不大,但其耐磨性能随电流密度的增加而下降,这与外层疏松层的作用有关.