不同电解液体系中锆合金微弧氧化陶瓷层组织结构和耐磨性能

采用磷酸盐和硅酸盐体系的电解液分别对锆-4合金进行微弧氧化,对比分析不同体系的电解液中所制备陶瓷层的组织形貌、相结构及耐磨性能。结果表明:在磷酸盐体系电解液中形成的陶瓷层,其致密层厚度约占总膜层的2/3,高于硅酸盐体系的相应值;陶瓷层表面呈典型火山状,比硅酸盐体系的陶瓷层粗糙,但孔洞数量少,内部组织也比硅酸盐体系的陶瓷层致密;两体系电解液中形成的陶瓷层的组成相均主要为t-ZrO2和m-ZrO2,但磷酸盐体系下陶瓷层中m-ZrO2相的质量分数明显要高,而硅酸盐体系中陶瓷层的外侧可能形成硅酸锆。锆合金经微弧氧化处理后,耐磨性能大幅提高,磷酸盐体系中陶瓷层的耐磨性能在总体上优于硅酸盐体系中的陶瓷层。     

Zr-4合金微弧氧化层的生物摩擦学性能

采用含Ca、P电解液,450V微弧氧化在Zr-4合金表面制备氧化膜层,在25%小牛血清润滑条件下做球盘往复式摩擦磨损试验,重点研究了氧化膜层的摩擦磨损特性。结果表明,微弧氧化膜层含Ca、P,主要由立方相氧化锆、四方相氧化锆和少量单斜相氧化锆构成,膜层表面粗糙多孔,有少量的微裂纹。Zr-4合金微弧氧化层与Si3N4球的摩擦因数低于Zr-4合金与Si3N4球的,氧化膜层硬度较高,摩擦副间的接触面积较小,膜层微孔储存小牛血清湿式润滑作用,均有利于摩擦因数降低。Zr-4合金微弧氧化层磨损量明显低于Zr-4合金,微弧氧化层硬度高是主要原因。Zr-4合金摩擦磨损以显微切削机制为主,微弧氧化层摩擦磨损则兼有疲劳剥落和显微切削两种机制。     

电参数对镁合金微弧氧化膜层生长的影响及耐蚀性研究

利用微弧氧化技术对AZ91D镁合金在硅酸盐和锆盐溶液中进行表面陶瓷化处理,发现电参数对膜层厚度有很大影响。并采用IM6e型电化学工作站,对微弧氧化镁合金进行电位极化曲线测量。通过电化学测量对微弧氧化镁合金的腐蚀行为进行分析。用处理好的镁合金进行腐蚀实验,用失重法和极化法测试其耐蚀性,发现电解液中锆元素会大大提高膜层的耐蚀性。同时通过XRD分析发现硅酸盐电解液中制备的陶瓷膜主要由Mg2SiO4、MgO和MgF2等相组成,锆盐电解液中制备的陶瓷膜主要由MgO、MgF2和ZrO2相组成。     

Zr-0.39Sn-0.32Nb合金微弧氧化膜变温介电性能研究

目的 研究锆合金微弧氧化膜的介电性能随温度的变化规律,了解?100～250℃范围内它们的介电频谱特性.方法 采用恒压模式的双极性微弧氧化脉冲电源,在硅酸盐电解液中对Zr-0.39Sn-0.32Nb合金进行微弧氧化处理,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及激光拉曼光谱仪(Raman),分析微弧氧化陶瓷膜的形貌和相组成.采用变温介电谱仪测量?100～250℃范围内不同厚度微弧氧化膜的介电常数、介电损耗以及电导率随环境温度变化的频谱图(0.01 Hz～1 MHz).结果 Zr-0.39Sn-0.32Nb合金表面制备出20～45μm厚的微弧氧化陶瓷膜,它们都由m-ZrO2单斜相和少量t-ZrO2四方相组成.微弧氧化膜的致密内层对其介电特性影响较大,多孔外层降低其绝缘性能.在?100～250℃范围内,微弧氧化膜的低频区介电常数、介电损耗、电导率均随着温度的增加而快速增加,而温度对它们在高频区的影响较小.同时,在0～100℃范围内,锆合金微弧氧化膜介电性能稳定.在50 Hz工频和20℃环境中,微弧氧化膜的导电率约为10?12 S/m.结论 环境温度对锆合金微弧氧化陶瓷膜介电特性有较大影响,特别在低频区变化显著.     

锆溶胶对铝合金微弧氧化过程的影响

在原位锆溶胶和外加锆溶胶的磷酸盐电解液体系中,采用恒流模式对铝合金进行微弧氧化,通过分析氧化过程中电压和电解液参数的变化、氧化膜生长规律以及膜层表面形貌结构,研究锆溶胶对铝合金微弧氧化成膜过程的影响。结果表明,原位锆溶胶电解液氧化过程中pH值降低及电导率增加幅度较小,起弧电压、电解液温度较低,膜层生长速率较快,其厚度增长速率约为2.9μm/min。原位锆溶胶电解液制备的膜层表面呈多孔网状结构,内外膜层结合紧密,膜层较厚,可达85μm;外加锆溶胶电解液生成膜层表面有火山状沉积物,膜层疏松;微弧氧化膜主要由γ-Al2O3和t-ZrO2相组成。     

锆微弧氧化表面处理技术研究进展

锆及锆合金是重要的核结构材料和有潜力的生物医用材料,但在实际应用中,腐蚀、磨损易造成其失效,而适当的表面改性是提高它们服役性能的有效手段。重点介绍了锆及锆合金微弧氧化（MAO）表面处理技术的研究现状,讨论微弧氧化过程中电压电流特征及微弧放电机理,总结电解液体系及电参数对锆微弧氧化膜生长及膜层性能的影响规律,最后指出目前存在的问题和后续的研究方向。锆微弧氧化膜硬度高,致密性好,能大幅度提升基材的抗磨损和抗腐蚀性能。因此,锆微弧氧化技术在核电及生物医学领域有着很好的应用前景。此外,电解液中铝、硅元素进入微弧氧化膜后可以稳定膜层中高温氧化锆相（t-ZrO2）,避免膜层中应力集中和微裂纹的产生。用P和Ca元素修饰后的锆微弧氧化膜具有较好的生物活性、抗体液腐蚀和抗菌性能。     

锆合金微弧氧化陶瓷膜结构和耐蚀性的研究

在磷酸盐电解液体系中,利用微弧氧化技术在Zr702合金表面原位生长了陶瓷膜,通过扫描电镜、X射线衍射和电化学分析等方法研究了陶瓷膜的表面形貌特征、组织结构及耐腐蚀性能.结果表明:在磷酸盐电解液体系中形成的微弧氧化陶瓷膜主要由单斜氧化锆(m-ZrO2)和四方氧化锆(t-ZrO2)相组成,膜层表面较为致密、平整;腐蚀试验表明:与锫合金相比,经过微弧氧化处理,合金的腐蚀电位上升,腐蚀电流密度下降,表明微弧氧化后合金的抗腐蚀能力得到较大提高.     

锆表面微弧氧化膜1000~1200 ℃高温蒸汽氧化行为研究

目的 研究微弧氧化表面处理对纯锆高温蒸汽氧化行为影响.方法 采用微弧氧化技术(MAO)在磷酸盐电解液中纯锆表面制备厚约2.5μm的陶瓷膜,再利用热重分析仪(TGA)测量它们在1000～1200℃蒸汽环境中的氧化性能,并分析蒸汽氧化前后氧化膜的微观结构、物相组成.用辉光放电谱仪(GDOES)分析蒸汽氧化前后锆基体及微弧氧化样品Zr、O、P、Na、C、H元素的成分深度分布.结果 锆基体及微弧氧化膜加速氧化动力学转变温度约为600℃.在1000℃蒸汽中,微弧氧化处理的纯锆样品氧化增重低于锆基体.蒸汽温度达到1100℃以上时,锆基体和微弧氧化膜的氧化增重曲线几乎重合.蒸汽氧化初期氧原子快速扩散至β-Zr中,当较厚α-Zr(O)层和ZrO2层形成后,氧化速率主要取决于氧在α-Zr(O)层中的扩散速率,而且氧化锆层阻挡了氢扩散进入锆基体.高温蒸汽氧化后,纯锆表面氧化层主要由单斜氧化锆(M-ZrO2)相和少量的四方氧化锆(T-ZrO2)相组成.结论 在1000℃以下,微弧氧化膜增强了锆基体的抗蒸汽氧化能力,但1100℃以上没有保护作用.     

锆合金表面交流微弧氧化膜组织与性能的研究

采用交流微弧氧化方法，在硅酸盐溶液中于锆合金表面沉积了一层厚约28μm的氧化膜。用扫描电镜（SEM），能谱（EDS）及X射线衍射（XRD）分析了氧化膜的组织形貌、元素分布及相组成。通过测量试样在5％NaCl溶液中的点腐蚀电位，评估了氧化膜的保护性能。研究结果表明：氧化膜自内而外分为3层，即过渡层，致密层和疏松层。疏松层厚度达18μm，与致密层的界面存在明显孔洞，因此结合性较差；过渡层和基体、致密层与过渡层之间结合牢固。Si元素存在于氧化膜中，这说明电解液中的SiO3^2-参与了微弧氧化反应。氧化膜主要由M-ZrO2相和T-ZrO2相组成。锆合金表面的微弧氧化膜具有良好的耐蚀性能。     

电流密度对7075铝合金微弧氧化膜层组织与性能的影响

在硅酸盐电解液体系中对7075铝合金表面采用微弧氧化(MAO)法制备陶瓷膜层,并借助扫描电镜、三维立体显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、涂层附着力划痕仪和摩擦磨损实验机等对微弧氧化膜层的形貌及性能进行研究。结果表明:电流密度对微弧氧化膜层的组织与性能有较大影响。α-Al_2O_3是微弧氧化膜层的主要组成相,微弧氧化膜层具有较好的显微硬度及耐磨性能。当电流密度达到10 A/dm~2时,膜层的显微硬度与耐磨性能最优。     

Ti2AlNb合金微弧氧化电解液优化及耐磨性研究

目的优化Ti_2AlNb合金微弧氧化的电解液配方,提高Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。方法借助SEM、EDS、XRD研究硅酸盐-磷酸盐电解液体系中Na_2MoO_4浓度对Ti_2AlNb合金微弧氧化膜形貌、成分及相结构的影响。利用CFT-I型磨损试验机测试不同微弧氧化膜的摩擦磨损性能。结果电解液中添加Na_2MoO_4后,微弧氧化膜的生长速率增加,膜层中出现了Mo元素且含量也逐渐增加。Na_2MoO_4的加入降低了Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的摩擦系数及比磨损率,但微弧氧化膜的耐磨性并非随Na_2MoO_4含量线性提高。含6 g/L Na_2MoO_4的体系中,微弧氧化膜摩擦系数低至0.25左右,比磨损率仅为1.20×10~(-3) mm~3/(N·m),表面呈轻微磨粒磨损特征。结论电解液中的Na_2MoO_4参与了成膜过程,对Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的生长有显著的促进作用,有效地改善了Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。     

三种不同电解液中镁微弧氧化膜研究

在氟锆酸盐、铝酸盐和硅酸盐3种不同电解液中对镁进行微弧氧化处理分别制得了锆膜、铝膜和硅膜, 对这些膜层的形貌、相组成、表面粗糙度、结合强度、硬度和耐蚀性进行了研究。结果表明：锆膜致密,由t-ZrO2、MgF2和Mg2Zr5O12相组成;铝膜多孔,由MgAl2O4和MgO相组成;硅膜多孔,由Mg2SiO4和MgO相组成。这些膜层表面很粗糙,膜层与基体结合非常牢固。铝膜的硬度比锆膜和硅膜更高。经微弧氧化处理后镁的耐蚀性得到了明显改善,其中锆膜的耐蚀性最好。     

电解液体系对石墨烯镁基复合材料微弧氧化膜层组织及耐蚀性能的影响

分别在3种不同电解液体系(硅酸盐体系、铝酸盐体系、磷酸盐体系)对石墨烯镁基复合材料表面进行微弧氧化,并对微弧氧化后膜层的微观组织形貌和物相组成进行分析,通过电化学和浸泡实验对其耐蚀性进行测试。结果表明:硅酸盐体系微弧氧化膜层表面光滑平整,微孔分布均匀;铝酸盐微弧氧化膜层较薄,孔隙尺寸最小;磷酸盐体系膜层微孔分布不均匀,表面存在较多裂纹;硅酸盐体系微弧氧化膜层物相组成主要为SiO_2和MgO,磷酸盐和铝酸盐体系膜层物相组成主要为MgO。3种电解液体系微弧氧化膜层耐蚀性能较基体复合材料提高一个数量级左右,其中硅酸盐体系微弧氧化膜层耐蚀性最好。     

纳米 SiO2添加剂对铸造铝铜合金微弧氧化陶瓷层耐磨性的影响

采用Na3PO4基础电解液,添加不同量的纳米SiO2,对铸造铝铜合金进行微弧氧化处理,分析了纳米SiO2用量对微弧氧化膜层厚度、硬度、物相组成、微观表面形貌及耐磨性能的影响。分析表明:纳米SiO2参与了微弧氧化反应过程,并进入微弧氧化膜层,当其添加量为3 g/L时,膜层的耐磨性能最佳。     

Zr－4合金的微弧氧化研究

利用微弧氧化技术，以NaOH为电解液，对Zr-4合金进行微弧表面处理，以改善抗腐蚀性能和耐磨损性能。通过电化学极化曲线测量、往复式摩擦磨损实验对Zr-4合金的抗腐蚀性能、耐磨损性能进行测试和评价。研究结果表明上述性能与基体相比有显著提高。利用SEM观察Zr-4合金微弧氧化膜厚约60μm，氧化膜分为疏松层和致密层两部分，致密层约占总厚度的1／4，与基体结合紧密。XRD分析表明微弧氧化膜由四方相和单斜相二氧化锆组成。     

2A12铝合金表面微弧氧化与性能研究

采用微弧氧化技术在2A12铝合金表面制备了二氧化锆陶瓷层,研究了电解液中锆盐浓度对微弧氧化膜层厚度、粗糙度、形貌和耐盐雾腐蚀性能,并对微弧氧化膜层的物相组成进行了分析。结果表明,经过微弧氧化处理后,膜层主要由AlMg_2O_4、ZrO_2、Zr_2O和Al_2O_3相组成;随着锆盐浓度的增加,微弧氧化膜层的厚度和粗糙度逐渐增加,膜层表观从优转变为一般;锆盐浓度为18 g/L的微弧氧化膜层的微孔区域的腐蚀产物相对更少,微弧氧化膜层的耐腐蚀性能相对较好。盐雾腐蚀优先在微弧氧化膜层的疏松层开始,对致密层的影响不大。     

锆合金表面微弧氧化陶瓷膜制备及特性分析

采用交流微弧氧化方法在一种锆合金表面制备出保护性陶瓷膜。采用SEM、EDS、XRD分析了陶瓷膜的表面形貌、截面组织、成分和相组成,并测量了微弧氧化前后锆合金的极化曲线,以评估陶瓷膜的电化学腐蚀特性。结果表明,膜层较为致密,并与锆合金结合良好。陶瓷膜由m-ZrO2、t-ZrO2、S iO2相所组成,其中S iO2相主要分布在外层膜里。微弧氧化处理后,锆合金的腐蚀电位上升,腐蚀电流密度下降,它的抗腐蚀能力得到较大提高。     

微弧氧化对ZIRLO合金耐腐蚀性能的影响

采用磷酸盐、硅酸盐电解液体系对ZIRLO合金进行微弧氧化处理。利用XRD、SEM、TEM等研究陶瓷层的相组成、表面形貌、截面组织。结果表明：在磷酸盐电解液体系、硅酸盐电解液体系中制备的陶瓷层主要由m-ZrO₂组成,磷酸盐电解液体系制备的陶瓷层内表面较硅酸盐电解液体系制备的陶瓷层更致密。在硅酸盐电解液体系中微弧氧化的样品靠近陶瓷层/金属界面基体一侧存在少量β-Zr。采用静态高压釜腐蚀实验研究了ZIRLO合金及D(磷酸盐电解液体系微弧氧化)样品和E(硅酸盐电解液体系微弧氧化)样品在360 ℃/18.6 MPa去离子水中及360 ℃/18.6 MPa 0.01 M LiOH水溶液中的耐腐蚀性能。在360 ℃/18.6 MPa去离子水中腐蚀至250 d时,D和E样品耐腐蚀性能相接近,均优于未经微弧氧化处理的ZIRLO合金样品;在360 ℃/18.6 MPa 0.01 M LiOH水溶液中腐蚀至246 d时,D和E样品的耐腐蚀性能与未经微弧氧化处理的ZIRLO合金样品耐腐蚀性能接近甚至有有害的影响。随着腐蚀时间的延长,微弧氧化对ZIRLO合金耐腐蚀性能提升有限。     

氧化工艺对2060-T8铝锂合金氧化膜微观特性及粘结性能的影响

采用阳极氧化和微弧氧化技术在2060-T8铝锂合金上分别制备出阳极氧化膜和微弧氧化膜,研究不同氧化工艺中不同参数对膜层微观结构及粘结性能的影响。结果表明:2060-T8铝锂合金在硫酸溶液中进行恒电压阳极氧化,生成一层硬质阳极氧化膜,膜层较薄不足以完全覆盖基体合金表面沟痕。合金在硅酸盐电解液中进行先恒流再恒压的微弧氧化,制备出一层含有大量突起和直径3~7μm微孔的陶瓷膜,膜层呈红棕色,较厚,则能够完全覆盖基体表面沟痕。在硫酸浓度为10%的电解液中制得的阳极氧化膜表面粗糙度为0.441μm,阳极氧化膜中粘结强度最高可达23.2 MPa,较基体提高73%;在氧化时间为45 min时制得的微弧氧化膜表面粗糙度为0.458μm,微弧氧化膜中粘结强度最高可达28.2 MPa,较基体提高111%。     

AZ91D压铸镁合金微弧氧化膜层腐蚀行为机理分析

对AZ91D压铸镁合金在硅酸盐体系(MS)、铝酸盐体系(MA)及锆盐体系(MZ)三种不同溶液中的微弧氧化膜层相组成进行了XRD分析,并对经过盐雾腐蚀后的膜层表面形貌进行了SEM分析。发现铝酸盐体系(MA)和硅酸盐体系(MS)中生长的膜层具有点腐蚀特征,抗腐蚀能力较差;而锆盐体系(MZ)中生长的膜层因不存在点蚀现象,其抗腐蚀性能最强。在微弧氧化溶液中添加锆盐,通过微弧氧化反应在膜层中生成含锆的陶瓷可以显著改善膜层耐蚀性。