电解液组分对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响

在含有Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3及C6H5Na3O7的硅铝复合电解液中,采用恒电流方式对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理。利用扫描电镜、膜层测厚仪、全浸泡试验和极化曲线等方法研究了陶瓷膜层的形貌特征、厚度以及耐蚀性能。结果表明,随着Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3及C6H5Na3O7含量的增加,微弧氧化陶瓷膜层的耐蚀性基本均呈现出先提高后降低的变化趋势;经正交试验优化后,当电解液中Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3和C6H5Na3O7的含量分别为15g/L、9g/L、2g/L、3g/L、5mL/L及7g/L时,膜层耐蚀性最好。经过微弧氧化处理后试样的腐蚀电流密度较镁合金基体降低了近2个多数量级,自腐蚀电位提高了近73mV,镁合金的耐蚀性能得到了显著提高。     

ZK60镁合金微弧氧化双电解液的优化及膜层特性(英文)

在NaAlO2和Na3PO4组成的双电解液体系中对ZK60镁合金进行微弧氧化处理,通过单因素实验制备出致密、平整、耐腐蚀的涂层。采用XRD、SEM和EDS研究膜层的显微组织,并在3.5%NaCl溶液中进行静态质量损失实验,测试膜层的耐腐蚀性能。分析讨论电解液中各组元浓度对微弧氧化过程中电压—时间曲线和膜层特性的影响。结果表明:主成膜剂NaAlO2、Na3PO4及辅助添加剂NaOH、NaB4O7和C6H5Na3O7对微弧氧化过程和膜层特性有不同的影响,单变量实验优化得到的双电解液成分为17.5g/LNaAlO2,5g/LNa3PO4,5g/LNaOH,3g/LNaB4O7和4.2g/LC6H5Na3O7。     

用优化的双电解液制备AZ91D镁合金微弧氧化膜(英文)

在含有Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3和C6H5Na3O7的电解液中,采用交流脉冲电源对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理。利用SEM、膜层测厚仪、EDS和XRD分别研究膜层的表面和截面微观形貌、厚度、成分及相结构。利用交流阻抗和动电位极化曲线试验测量膜层在3.5%NaCl中性溶液中的耐蚀性能。结果表明,正交试验得到的双电解液成分为15g/LNa2SiO3、9g/LNaAlO2、2g/LNa2B4O7、3g/LNaOH、5mL/LC3H8O3和7g/LC6H5Na3O7。经过微弧氧化处理而得到的膜层较致密,其腐蚀电流密度较镁合金基体的降低了2个数量级,自腐蚀电位提高了近73mV。EIS结果认为膜层的耐蚀性取决于内部致密层。微弧氧化膜主要组成元素为Mg、Al、O和Si,主要组成相为MgO、Mg2SiO4和MgAl2O4。     

Na2WO4含量对镁合金微弧氧化膜层颜色和耐蚀性的影响

目的 研究电解液中的Na2WO4含量对AZ31B镁合金微弧氧化膜层的形成过程、颜色、微观结构、耐蚀性能的影响。方法 通过添加不同含量的NH4VO3和Na2WO4的碱性铝酸盐电解液体系,在AZ31B镁合金表面制备黑色的微弧氧化膜层。采用SEM、EDS分析加入不同含量的Na2WO4后膜层表面的微观形貌及元素组成,采用XRD分析物相组成,通过电化学实验表征膜层的耐腐蚀性能。结果 随着Na2WO4含量的增加,微弧氧化过程中的起弧电压下降,膜层的致密性提高,厚度呈先增加后减小的趋势。当Na2WO4的质量浓度为0.5 g/L时,膜层的厚度最大,且此时膜层表面微孔分布均匀,色度最低,耐蚀性最好,自腐蚀电位为−0.138 V,自腐蚀电流密度为2.36×10⁻⁷ A/cm²,相较于基体降低了3个数量级。结论 增加Na2WO4含量会使微弧氧化成膜过程中的电弧发生变化,适当增加Na2WO4会提高膜层的厚度,降低膜层的CIE色度,使陶瓷膜层表面的微孔分布得更加均匀致密,从而提高膜层的耐蚀性能。当Na2WO4含量过高时,会使膜层的离子浓度升高,电阻增大,介电击穿电压上升,导致膜层表面被烧蚀,耐腐蚀性能降低。     

C3H8O3含量对AZ91D镁合金微弧氧化过程及膜层特性的影响

在含有不同C₃H₈O₃含量的硅铝复合电解液中,利用交流脉冲电源在AZ91D镁合金基体上制备了一系列微弧氧化膜。利用SEM和膜层测厚仪分别研究了陶瓷膜层的微观形貌特征及厚度,采用全浸泡实验和电化学阻抗谱测试了膜层在3.5%NaCl中性溶液中的耐蚀性能。结果表明,微弧氧化过程中的起弧电压和终止电压均随C₃H₈O₃含量的增加而呈上升的变化趋势。随着C₃H₈O₃含量的增加,膜层耐蚀性先提高后降低,而膜厚变化幅度不大。膜层的耐蚀性主要取决于内部致密层,当C₃H₈O₃含量为5 mL/L时,膜层相对较致密,因而表现出良好的耐蚀性能。     

ZL108铝合金微弧氧化膜的Na_2MoO_4改性机理

为了研究ZL108铝合金微弧氧化膜的Na2Mo O4改性机理,在添加5种不同浓度的Na2MoO4溶液中对其进行微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜表面形貌,用能谱仪(EDS)分析截面Mo、O元素含量,用XPS测定Mo、O元素的价态,用X射线衍射仪(XRD)分析相组成,采用极化曲线评定耐蚀性。结果表明,微弧氧化电压随着Na2MoO4浓度的增加而下降。微弧放电区温度高于1823.84 K时,Mo O2-4开始转变形成MoO2,抑制了微弧氧化膜表面多孔层的形成,提高了膜层的致密性、厚度和耐蚀性。浓度的改变对相组成影响较小。     

KOH浓度对LA103Z镁锂合金微弧氧化成膜过程及膜层耐蚀性的影响

目的 探索电解液中KOH浓度对LA103Z镁锂合金微弧氧化成膜过程及膜层耐蚀性能的影响规律.方法 通过恒压微弧氧化法,在KOH质量浓度分别为2、4、6 g/L的硅酸盐系电解液中制备微弧氧化膜层.采用扫描电子显微镜(SEM)观察微弧氧化膜层的表面形貌和截面形貌,采用Image-J软件分析膜层的孔隙率和厚度,通过电化学试验表征膜层的耐腐蚀性能.结果 随KOH浓度的升高,微弧氧化过程中通过试样的电流密度增大,膜层表面微孔数目减少、孔径增大,膜层厚度也增加,试样的耐蚀性先升高后降低.当KOH的质量浓度为4 g/L时,膜层表面微孔大小均一、分布均匀,孔径尺寸较小,为2～4μm,孔隙率最低,为3.56％,膜层内部结构较致密,耐蚀性最好,其自腐蚀电流密度为0.26μA/cm2,与基体相比降低了2个数量级.结论 KOH浓度的改变主要影响微弧氧化成膜过程火花放电阶段的形貌.适当升高KOH浓度可有效改善膜层表面的微孔分布,增加膜层厚度,提高膜层致密度,从而提高膜层耐蚀性.当KOH浓度过高时,膜层内部大孔洞和裂纹等缺陷增多,膜层耐蚀性降低.     

基于配方均匀试验优化微弧氧化电解液浓度配比

目的 研究电解液中各电解质不同浓度配比下微弧氧化膜层的制备、微观结构及耐蚀性能,以确定最优配方.方法 基于配方均匀试验方法,在硅酸盐系电解液中对AM60B镁合金进行微弧氧化处理.引入微弧氧化反应的可行性和微弧氧化膜层的成膜性两个试验指标,分别评判本研究中某电解液配方是否具有实际应用价值,以及评价在某个电解液配方下所制得膜层的合格程度.利用涡流测厚仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)、硝酸点滴实验以及电化学实验等方法,分别表征膜层的厚度、微观结构、物相组成、元素成分及耐蚀性能.结果 当电解液中NaOH的质量浓度小于10 g/L时,方能获得表观完整且色泽均匀的微弧氧化膜层.当NaOH和KF的浓度配比接近,且两者之和约为Na2SiO3所占配比时,即Na2SiO3为19.24 g/L、NaOH为8.80 g/L、KF为11.96 g/L时,膜层中孔径的尺寸小,缺陷少,致密度最高,此时膜层的耐蚀性最好,与基体相比,该膜层的硝酸点滴耐蚀性提高了39倍,电化学耐蚀性提高了3个数量级.膜层主要由MgO、Mg2SiO4及少量的MgF2、MgAl2O4组成,但含量有差别.结论 实验设计方法的选择是保证本研究结果有效性的核心和关键.电解液中NaOH的浓度高低是决定某电解液配方是否具有实用价值的首要因素.只有Na2SiO3、NaOH和KF三者间具备适当的配比时,才能降低膜层中的微孔尺寸,减少微裂纹,提高其致密度,并能够在膜层中沉积更多的优质物相,这些是增强膜层耐蚀性的前提和保障.     

负向电压对AZ31B镁合金表面微弧氧化膜结构和耐蚀性的影响

以Na2Si O3-Na OH-Na F溶液为电解液,采用双极性非对称脉冲电源的恒压加载方式,制备AZ31B镁合金表面微弧氧化膜。以扫描电镜和极化曲线为表征手段,研究在固定正向电压(260 V)条件下,负向电压对膜层形貌及腐蚀性能的影响。结果表明:负向电压40 V,氧化处理10~15 min,可获得致密层较厚的耐蚀微弧氧化膜;负向电压高于60 V,膜层容易烧蚀,表面产生大尺寸微裂纹,导致膜层耐蚀性能降低。适当的负向电压能够显著提高膜层的致密性,但必需控制电压的范围和氧化处理的时间。     

电流密度对ZK60镁合金微弧氧化膜微观结构及性能的影响

以ZK60作为研究对象在优化电解液中进行微弧氧化,研究不同电流密度对ZK60镁合金微弧氧化膜层的影响,利用电压-时间曲线、扫描电镜、X射线衍射分析及全浸试验等手段对膜层的微观组织和性能等进行测试。结果表明:不同电流密度下微弧氧化过程分为阳极氧化阶段、起弧阶段和微弧氧化膜快速生长阶段,微弧氧化电压随电流密度增加而增大;电流密度为30 A/dm2时膜层微观结构均匀致密,耐蚀性最好;XRD分析表明MgO和Mg2SiO4为膜层主要构成相。     

Na_2SiO_3溶液体系ZrH_(1.8)表面微弧氧化陶瓷层的研究

在Na2Si O3+Na OH+Na2EDTA体系下,采用恒压模式对氢化锆进行微弧氧化处理获得Zr O2陶瓷层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、电子能谱(EDS)仪,分析了陶瓷层的表面形貌、截面形貌、相结构及陶瓷层的元素分布。结果表明:在硅酸盐体系中,通过恒压模式在Zr H1.8表面制得膜厚约为45m的Zr O2陶瓷膜,膜层分为过渡层、致密层和疏松层。EDS结果表明:微弧氧化陶瓷层中除基体元素Zr及溶液元素O外,未发现Si、Na等溶液元素的出现,说明Si O2-3、Na+等没有参与反应;在硅酸盐体系中Zr H1.8表面微弧氧化陶瓷层主要由M-Zr O2、T-Zr O2及C-Zr O2构成,M-Zr O2约90%。     

TC4 合金微弧氧化层的耐磨性和耐蚀性

目的对比不同电解液体系中制备的陶瓷膜层的耐磨损和耐腐蚀性能,判断实验条件下陶瓷膜性能最优的电解液体系。方法在相同的电参数工艺下,分别在Na Al O2,(Na PO3)6和Na2Si O3电解液体系中对TC4合金进行微弧氧化处理,处理时间为15 min。分析陶瓷层的表面形貌、成分和相结构。进行干摩擦条件下的摩擦磨损实验,对比TC4合金及三种陶瓷膜的耐磨性。通过测试极化曲线,对比TC4合金及三种陶瓷膜的耐蚀性。结果在Na Al O2,(Na PO3)6,Na2Si O3电解液体系中获得的陶瓷层表面呈现出多孔和局部凸起的相似表面特征,但相组成存在差异,主要相分别为Al2Ti O5,Al PO4和Ti O2。摩擦磨损实验表明,在10 N载荷下,以Si3N4陶瓷球作为摩擦配副,陶瓷层的磨损失重相对基材均显著减小,其中(Na PO3)6-陶瓷层失重约为基材的1/22。极化曲线分析表明,在模拟油田采出液作为腐蚀液的条件下,与TC4合金相比,陶瓷层的Ecorr显著正移,Jcorr明显减小,其中(Na PO3)6-陶瓷层的Ecorr从-0.311 V正移至0.777 V,Jcorr从9.634×10-7A/cm2减小到2.595×10-8A/cm2。结论微弧氧化处理能够显著改善TC4合金的耐磨性和耐蚀性,其中(Na PO3)6-陶瓷层的综合性能较好,有望满足TC4合金服役于油田环境时的要求。     

K2ZrF6对镁合金微弧氧化膜抗点燃性能的影响

目的 降低镁合金在高温环境下起火燃烧的风险,同时探索微弧氧化膜是否具有抗点燃的热防护功能.方法 采用添加不同含量K2ZrF6的碱性硅酸盐电解液体系,在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化膜,研究不同浓度K2ZrF6对微弧氧化膜抗点燃性能的影响.采用扫描电镜观察燃烧前微弧氧化膜的微观结构变化,结合XRD分析涂层的相组成,并借助抗点燃性能测试装置,考察微弧氧化膜的起燃时间.结果 添加K2ZrF6制备的微弧氧化膜主要由MgO、Mg2SiO4、MgF2和ZrO2组成.随着K2ZrF6含量的增加,膜层中大尺寸缺陷减少,致密性和厚度显著提高,表面粗糙度先增加、后降低.添加0～10 g/L K2ZrF6的微弧氧化膜的致密性较差,这类微弧氧化层在火焰的作用下,会形成大量的烧蚀孔洞和纵向扩展裂纹;添加15、20 g/L K2ZrF6的微弧氧化膜,具有更为致密的内层,这类微弧氧化膜直到基体完全熔化变形,才会出现横向扩展裂纹,导致涂层失效.AZ91D镁合金经过含15 g/L K2ZrF6的电解液微弧氧化处理后,起燃时间最长,抗点燃性最好.结论 K2ZrF6浓度对微弧氧化膜抗点燃性的影响主要体现在对其致密性的影响上,内层的致密结构能够减少在高温火焰作用下形成的烧蚀孔洞,以及延缓裂纹的产生,从而阻碍熔融的液态镁和镁蒸气向外扩散,减缓氧化反应的程度,提高涂层的抗点燃性.     

几种添加剂作用的微弧氧化膜表面结构及防腐性能

为定性比较添加剂对涂层防腐性能的作用,通过恒压微弧氧化(MAO)方法在AZ31B镁合金表面制备氧化陶瓷膜,采用扫描电子显微技术(SEM)、中性盐雾试验(NSS)等手段,考察了KOH及添加剂Na_2B_4O_7、C_6H_5Na_3O_7和EDTA-2Na浓度(质量浓度)对MAO膜表面形貌、防腐性能、粗糙度和厚度的影响。结果表明:单一组分Na_2SiO_3电解液因较高起弧电压而未能在260 V恒压条件下获得具有"火山口"形貌特征的MAO膜,其防腐性能较差。适量KOH因较低微弧等离子体诱发电压和OH-较快的放电作用,提高了涂层的防腐性能。在优化的Na_2SiO_3-KOH体系中引入10~15 g/L Na_2B_4O_7,因其特殊的形成过程及其"火山喷射状"的微结构,且获得的MAO膜具有自封孔结构,提高了其对镁合金的点腐蚀防护性能。C_6H_5Na_3O_7和EDTA-2Na具有抑弧效应,获得的MAO膜表面微孔分布均匀,但降低了MAO膜的厚度、粗糙度以及防腐性能。     

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.     

Effects of additives on corrosion and wear resistance of micro-arc oxidation coatings on TiAl alloy

Ceramic coating was deposited on TiAl alloy substrate by micro-arc oxidation(MAO)in a silicate-aluminate electrolyte solution with additives including sodium citrate,graphite and sodium tungstate.The microstructures and compositions were analyzed by SEM,EDX and XRD.The corrosion and wear properties of the coatings were investigated by potentiodynamic polarization and ball-on-disc wear test,respectively.The results show that the MAO coatings consist of WO3,Ti2O3,graphite and Al2O3 besides Al2TiO5 and Al2SiO5.With additives in the electrolyte,the working voltage at the micro-arc discharge stage decreases,and the ceramic coating gets smoother and more compact.The corrosion current density of MAO coating is much lower than that of TiAl substrate.It can be reduced from 9.81×10-8A/cm 2to 3.02×10-10A/cm 2 .The MAO coatings composed of hard Al2O3,WO3 and Ti2O3 obviously improve the wear resistance of TiAl alloy.The wear rate is-3.27×10-7g/(N·m).