ZK60镁合金微弧氧化改性研究

在NaOH电解液中,对ZK60镁合金进行微弧氧化处理。研究了微弧氧化过程的电压-时间曲线、微弧氧化电流、氧化时间对微弧氧化膜层的显微形貌和厚度的影响,测试了氧化膜的耐蚀性能。研究结果表明:随着微弧氧化电流和时间的增加,表面膜层厚度增加,但膜层中的微孔直径增加,表面粗糙度增加,氧化膜质量降低。在NaOH电解液中,微弧氧化电流为3A、氧化3min后,ZK60镁合金表面形成的氧化膜质量最好,厚度约为19.8μm。XRD分析表明微弧氧化处理后试样表面膜层由MgO相组成。耐腐蚀测试表明微弧氧化后样品的质量出现先增加而后降低的现象,其失重和析氢量均比未微弧氧化样品少,同时溶液pH值变化较慢,这说明微弧氧化后样品的耐腐蚀性提高。     

正向电压对镁合金微弧氧化膜层相结构的影响

采用微弧氧化技术,以30g/L的磷酸钠为电解液,利用系统的XRD手段研究了正向电压对AZ31镁合金表面微弧氧化膜层不同厚度的相组成,计算出晶粒尺寸、晶面间距和残余应力的分布规律.结果表明:电压不同膜层中各深度相的衍射峰强度、相组成和结晶度都不同,其中Mg3(PO4)2 (200)峰的晶粒尺寸随电压增加而变粗,且同一电压制备的膜层在同一晶向不同厚度的晶粒尺寸不一样,其值呈至膜层表面距离减小而减小,晶面间距也呈减小趋势;MgO相组成的涂层残余应力处于拉应力,其值随电压增加而显著减小.     

负向电压对镁合金微弧氧化膜层的影响

研究了负向电压对镁合金微弧氧化陶瓷膜层的表面形貌,厚度及相组成的影响,试验结果表明负向电压对膜层的质量影响很大,它能使膜层表面空隙率降低且光滑平整,并显著提高镁合金微弧氧化的膜层厚度,但同时负向电压的变化应控制在一定范围之内.经对微弧氧化试样的膜层进行SEM、XRD以及厚度的检测,分析了不同负向电压对镁合金微弧氧化膜层的影响,得到一组较为稳定的正负向电压参数,使得镁合金微弧氧化膜层的效果得到较好的提高.     

ZK60镁合金微弧氧化硅酸盐电解液的优化及膜层特性

在硅酸钠、氢氧化钠、四硼酸钠和柠檬酸钠组成的电解液中,采用交流脉冲电源对ZK60镁合金进行微弧氧化,研究电解液组分对膜层的影响规律,并优化电解液配方。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)等,研究膜层厚度、表面与截面的微观组织,通过静态腐蚀质量损失法和动电位极化曲线法测试膜层在3.5%NaCl介质中的耐蚀性能。结果表明:各电解液组分浓度对成膜过程的电压变化、膜层厚度和耐蚀性能的影响规律各不相同,并在不同的合适浓度下获得厚的膜层和较高的耐蚀性能。通过单变量实验和正交实验优化电解液配方:60g/LNaSiO3+20g/LNaOH+25g/LNaB4O7+20g/LC6H5Na3O7,制备出的膜厚高达164.89μm,结构均匀、致密,腐蚀速率极低,仅为ZK60镁合金空白试样的1.8%。     

镁合金微弧氧化过程中不同电压下获得膜层的性能研究

采用扫描电镜、电化学阻抗方法,研究了镁合金AZ91D微弧氧化过程中不同电压下获得氧化膜的性能.结果表明,随着氧化电压的升高,可以获得三种不同性能的氧化膜:钝化膜、微火花氧化膜和弧光氧化膜.钝化膜很薄,厚度不足1μm,膜层的阻抗随着氧化电压升高略有增加,仍属于钝化膜性质;微火花放电后期得到的膜层较厚,厚度可达30μm,表面均匀、结构致密,具有最高的阻抗,可以达到8×107Ω;弧光放电阶段氧化膜最厚,但结构疏松、易碎,阻抗逐渐降低至1×107Ω.结果还指出,硅酸盐体系中微火花放电阶段后期形成的膜层具有最佳的性能;而且膜层的阻抗主要由氧化膜的有效厚度决定,与总厚度关系不大.     

镁合金微弧氧化处理电压对陶瓷层的影响

研究了微弧氧化处理中起始电压U始、终止电压U终对陶瓷层的影响,发现电压是决定微弧氧化陶瓷层生长厚度及表面粗糙度的关键.结果表明:当起始电压U始相等时,终止电压U终(或△U)愈高,陶瓷层厚度愈厚;当终止电压U终相等时,起始电压U始愈高,陶瓷层厚度也愈厚.试样的表面粗糙度随微弧氧化处理终止电压U终的升高而增加,与U始变化的关系不明显.     

负向电流密度对镁合金微弧氧化电压及陶瓷膜的影响

以恒流模式在含有硅酸钠、氟化钾、甘油、氢氧化钾的电解液中对AM50镁合金进行微弧氧化。研究了正向电流密度恒定时,负向电流密度对正向电压及陶瓷膜表面形貌、显微硬度和厚度的影响。结果表明,不同负向电流密度对应的正向电压随时间的变化都呈先快速增长后趋于稳定的变化趋势,而随负向电流密度的增大,不同负向电流密度对应的正向电压(同一时刻)呈先增加后逐渐降低的变化趋势;随负向电流密度的增大,氧化膜表面微孔数量先减少后增加,而陶瓷膜表面微孔孔径变化不大,都在1～5μm范围内;提高负向电流密度有利于增加微弧氧化陶瓷膜的硬度与厚度。     

终止电压对MB8镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

采用SEM、XRD、动电位极化曲线及电化学阻抗等测试方法,研究了MB8镁合金微弧氧化过程中不同终止电压下获得的陶瓷膜层的耐蚀性能.结果表明:终止电压越高,膜层越厚;微火花阶段,膜层表面均匀、结晶细致,腐蚀电流密度较小,阻抗较大;弧放电阶段,膜层孔径变大,陶瓷层内显微缺陷增多,腐蚀电流密度增大,阻抗减小.由此得出结论:膜层耐蚀性能由膜层厚度与终止电压共同决定,微火花放电末期膜层的耐蚀性能优于弧放电阶段的耐蚀性能.     

镁合金等离子体微弧氧化膜层研究

研究了镁合金AZ31在磷酸盐和硅酸盐两种不同的溶液体系下生成氧化膜的性质,比较了多种因素,特别是负电压对于生成氧化膜的影响;并且通过X射线衍射(XRD)等方式分别确定了两种不同溶液条件下氧化膜的成分.结果表明:较低的负电压有利于氧化膜的生长,延缓二次放电现象的发生.在我们得到的氧化膜中,最主要的成分为高温相的MgO,不同于以往条件下得到的普通相MgO氧化膜,能提高镁合金的一部分性能.     

镁合金的腐蚀与微弧氧化膜层研究

在论述镁合金腐蚀特性与表面自然氧化膜微观结构形成过程的基础上,分析并总结了镁合金发生电偶腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳的原因和防腐措施。从工艺过程、膜层结构、耐蚀性、耐磨性、膜层检测与修复以及封孔处理等方面对镁合金微弧氧化(MAO)技术进行了系统介绍。重点分析了MAO陶瓷膜层的耐蚀性及其影响因素。总结了陶瓷膜层发生滑动磨损、微动磨损和冲击磨损的机理。MAO封孔处理可提高整个膜层的致密度,进一步提升了MAO陶瓷层的耐蚀耐磨能力。     

电压增幅对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

研究了硅酸盐体系微弧氧化过程中,电源电压增幅对放电火花形态及AZ91D镁合金膜层的厚度、表面形貌和耐蚀性有影响。结果表明,随着脉冲电压增加,电弧的弧斑亮度增强、尺寸变大,但数目减少,大弧倾向增加;微弧氧化膜层的厚度增厚,但成膜速率降低;膜层表面熔融物颗粒增大,表面孔径增加,粗糙度增加;腐蚀率呈现出先减小后增加的趋势。当电压增幅为100~150 V时,其过程稳定性、成膜速率、膜层外观质量和耐蚀性等方面的综合性能相对最优。     

正向氧化电压对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成的影响

通过改变正向氧化电压,对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜的形成进行研究,研究其对微弧氧化膜层特性的影响,并测定了膜层的相组成.结果表明:电压为430 V时,膜层厚度仅65 μm,膜层硬度434 HV,在30 min的干摩擦后膜层的磨损量为基体合金的29.86％;电压提高到440 V时,膜厚增到154 μm,膜层中含有3Al2O3·2SiO2、SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3和WO3,膜层硬度提高到898 HV,膜层的磨损量仅为基体的12.45％.超过440 V后,膜层厚、硬度及耐磨性均有所下降.     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12 A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能。结果显示:随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能。     

过电压对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

采用自行研制的大功率微弧氧化电源在频率700 Hz、占空比20%的条件下进行微弧氧化实验:并测量陶瓷膜层的厚度,观察膜层微观形貌,通过盐雾试验来评定陶瓷膜层的耐蚀性.研究发现:随过电压的升高,镁合金微弧氧化膜层厚度增加,表面熔融物颗粒增大,膜层表面变粗糙,陶瓷层的耐蚀性呈先增加后降低的趋势;并且陶瓷膜层耐蚀性在过电压为100～150 V时较好,因此镁合金微弧氧化要选择适当的过电压.     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能.结果显示：随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能.     

镁合金微弧氧化膜层形成过程探讨

对镁合金微弧氧化膜层的形成过程以及形成过程中的工艺影响因素做进一步的探讨，得出微弧氧化膜层的形成是一种亚单层生长模型，它是“成膜→击穿→熔化→烧结→再成膜……”的多次循环过程。并且微弧氧化先期形成的主要是致密层，疏松层则主要是在后期形成。还研究了成膜电压、电流、电解液体系等工艺参数与膜层生成的关系，发现电压越高，得到的膜层越厚，而电流在20A/dm^2的电流密度下生成的薄膜具有较好的质量和性能，还发现在硅酸盐体系中形成的膜层在质量还是性能方面优于铝酸盐和磷酸盐体系中形成的膜层。     

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。     

复合电解液中ZK60镁合金的微弧氧化机理

在优化的铝酸钠-磷酸钠复合电解液体系中,以ZK60镁合金为研究对象进行微弧氧化实验,并结合电压-时间曲线和微弧氧化各个阶段膜层的微观形貌以及物相分析等方面对复合电解液体系中微弧氧化过程及成膜机理进行了探讨。结果表明,该体系下微弧氧化过程分为了氧化膜生成阶段、微弧氧化膜层快速生长阶段和电压微小下降过程以及微弧氧化膜层的修整阶段。膜层的物相分析表明微弧氧化初期膜层主要成分为MgO,Mg和MgZn2,中后期膜层中的主体相为尖晶石结构的MgAl2O4和方镁石结构的MgO,微弧氧化的最后阶段对膜层的物相组成没有影响。     

工艺因素对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

本文通过对镁合金微弧氧化膜制备中电流密度、电压、脉冲频率、占空比、电解液配方、浓度、温度、电导率、氧化时间等的分析,表明电参数和非电参数都是影响微弧氧化膜层形成、组织结构和性能的重要因素.     

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。