水热反应液浓度对TC4钛合金微弧氧化涂层硬度和摩擦性能的影响

针对TC4钛合金耐腐蚀性偏低的问题,本文利用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备陶瓷涂层,探究电解液中水热合成液浓度对TC4钛合金微弧氧化(MAO)涂层硬度和摩擦行为的影响。利用XRD、SEM、摩擦试验机等设备对水热处理的TC4钛合金微弧氧化进行表征。研究结果表明:随着水热反应液浓度增加,TC4钛合金微弧氧化涂层中金红石相Ti O2衍射峰逐渐加强,锐钛矿相Ti O2减弱。在水热处理24 h后,在水热反应试验条件下能实现羟基磷灰石颗粒的合成,并且反应液浓度越高,获得的羟基磷灰石越多。水热合成浓度增加,有助于TC4钛合金涂层表面平整度增加。水热处理后的TC4钛合金MAO涂层的显微硬度呈现出先增加后降低的趋势。水热处理TC4钛合金MAO涂层的摩擦因数在0. 95～1. 1之间,水热合成液的浓度对摩擦因数影响不明显。     

La(NO3)3与Ce(NO3)3比例对AZ31镁合金微弧氧化涂层显微硬度与耐磨性能的影响

针对镁合金耐磨性偏低的问题,利用微弧氧化技术在AZ31镁合金表面制备陶瓷涂层,探究微弧氧化电解液中添加La(NO_3)_3与Ce(NO_3)_3比例对AZ31镁合金微弧氧化(MAO)涂层显微硬度以及摩擦因数的影响。结果表明:AZ31镁合金微弧氧化涂层主要由MgO、MgSiO_3和MgSiO_4等相组成,未检测到原始添加的La和Ce等氧化物相。La(NO_3)_3与Ce(NO_3)_3添加能够降低镁合金涂层表面的微孔尺寸。随着电解液中La(NO_3)_3与Ce(NO_3)_3的添加比例增加,显微硬度呈现出先增加后降低的趋势。与未添加稀土复合盐相比,电解液添加稀土盐后微弧氧化涂层的显微硬度有所提高。添加La(NO_3)_3与Ce(NO_3)_3不同比例,涂层表面粗糙度在6.1～7.6μm范围内变化,相比未添加稀土盐获得涂层的粗糙度降低约2～3μm。电解液中添加La(NO_3)_3与Ce(NO_3)_3复合盐后,所获得的微弧氧化涂层的摩擦因数降低。     

钛合金表面激光重熔微弧氧化层的组织结构及摩擦磨损性能

为改善TC21钛合金表面微弧氧化(micro arc oxidation,MAO)涂层的微观结构致密性和耐磨性能，对MAO涂层进行了激光重熔改性，并对重熔后涂层的微观结构、成分、相组成以及硬度、摩擦磨损性能等进行了表征测试。结果显示，重熔MAO涂层由重熔外层、重熔内层和热影响层3层结构组成，其中外层和内层主要由Al₂TiO₅、rutile-TiO₂和α-Al₂O₃组成，热影响层由α-Ti和β-Ti转变组织组成，重熔MAO涂层的硬度显著增大。在摩擦磨损实验中，重熔MAO涂层摩擦系数低于MAO涂层和TC21钛合金基体，其磨损机制以粘着磨损为主，并伴有轻微的磨粒磨损。激光重熔MAO涂层显著提高了TC21钛合金摩擦磨损性能。     

TiO2纳米添加剂对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层性能的影响（英文）

通过在硅酸盐电解液中加入TiO2纳米添加剂,研究纳米添加剂浓度的变化对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层性能的影响。结果表明,纳米添加剂进入到陶瓷涂层中,而添加剂浓度的选取有一个较合理的范围。随着纳米添加剂的浓度增加到3.2g/L,涂层的结合力逐渐增大,平均摩擦因数和质量损耗逐渐减小。当浓度增加到4.0g/L时,涂层的结合力减弱,而平均摩擦因数增加,这与涂层显微硬度的测试结果一致。     

Ti6Al4V钛合金超声波冷锻/微弧氧化涂层的制备及耐磨性能

为了提高生物医用钛合金的耐磨性,利用超声波冷锻技术(UCFT)作为预处理,采用微弧氧化(MAO)技术制备出具有生物活性的MAO涂层。采用透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)测量钛合金UCFT处理后表面纳米晶粒大小和表面粗糙度,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计测量涂层的微观形貌、相组成和显微硬度,并在高速往复摩擦磨损试验机上对试样进行摩擦学性能测试。结果表明:超声波冷锻后的钛合金表面晶粒得到细化,平均表面粗糙度仅为36.98nm;UCFT-MAO涂层的显微硬度从330HV0.05提高到518HV0.05,经超声波冷锻预处理后的微弧氧化涂层的摩擦因数降低,UCFT-MAO试样在仿生液中的磨损量仅为基体试样的1/3。超声波冷锻技术作为预处理,显著提高了钛合金微弧氧化涂层的耐磨性能。     

TC4钛合金表面激光冲击强化-微弧氧化涂层的组织和性能

通过激光冲击强化(LSP)在TC4钛合金表面制备细晶粒过渡层，再采用微弧氧化(MAO)制备LSP-MAO复合涂层，研究TC4钛合金表面MAO涂层及LSP-MAO复合涂层的显微组织、相结构、显微硬度和耐磨性。结果表明：激光冲击强化处理后，TC4钛合金衍射峰变宽，表层晶粒明显细化。与MAO涂层相比，LSP-MAO复合涂层表面的孔径更小，表面更加平整，显微硬度和强化层深度有所增加，其中激光冲击2次时显微硬度最高，达到636.3 HV0.025(距离表面30μm处),其强化层最大深度达到390μm。LSP-MAO涂层的耐磨性均优于MAO涂层，其中激光冲击强化2次时LSP-MAO复合涂层耐磨性最好。     

ZK60合金表面含纳米Y2O3微弧氧化涂层的体外降解、磨损性能和生物相容性(英文)

为了进一步降低镁合金微弧氧化(MAO)涂层的降解速率并提高其耐磨性能，通过在电解液中加入纳米Y₂O₃的方法，制备含纳米Y₂O₃的镁合金MAO涂层，并借助显微结构观察、磨损实验、电化学实验、浸泡实验和细胞毒性实验对其进行研究。结果表明，微弧氧化涂层中主要含有Ca₈YMg(PO₄)₇和Y₂O₃颗粒，Ca₈YMg(PO₄)₇能稳定涂层，纳米Y₂O₃能封闭微孔，从而降低涂层的降解速率，并提高其耐磨性。在Hank’s溶液中，涂层的降解速率从0.14 mm/a降至0.06 mm/a。在相同摩擦距离下，涂层体积损失从0.46 mm³降至0.27 mm³。MAO涂层具有良好的生物相容性，细胞相对增殖率(RGR)超过90%。含纳米Y₂O...     

导电炭黑对5A06铝合金微弧氧化膜层耐磨性的影响

为进一步提高铝合金表面微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能,在硅酸盐体系的电解液中加入一定量的导电炭黑,对5A06铝合金试样进行不同时间的微弧氧化处理。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度仪等分析5A06铝合金微弧氧化陶瓷层的物相组成、显微组织及显微硬度,并用摩擦磨损试验机对不同微弧氧化时间的陶瓷层进行磨损性能研究。结果表明,在微弧氧化电解液中加入少量导电炭黑后,制备的陶瓷层中含有一定量的碳元素,且随微弧氧化时间增加,陶瓷层中的含碳量先增后减,在干摩擦磨损条件下,其摩擦因数逐渐减小,陶瓷层的减摩、耐磨性得到有效提高。     

MAO电压对TC4合金氧化膜层摩擦磨损性能的影响

通过微弧氧化技术(Micro-arc oxidation, MAO)对TC4合金进行表面处理,探究了不同MAO电压对TC4合金氧化膜层摩擦磨损性能的影响。使用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及高温真空摩擦磨损试验仪对膜层形貌、相成分、硬度以及摩擦学性能进行了测试。结果表明:随着MAO工作电压的升高,MAO-TC4合金表面膜层中锐钛矿型TiO₂和金红石型TiO₂的含量随之增加,其表面粗糙度、显微硬度以及平均摩擦因数亦随之增大,磨损率先降低后增大。当MAO工作电压为280 V时,磨损率最小,为2.8 mg/cm²,摩擦磨损性能最佳。     

Er(NO_3)_3掺杂添加对镁合金涂层微观结构和耐磨性能的影响

本文对AZ31镁合金进行微弧氧化改性处理,来获得具有较高耐磨性的陶瓷涂层,旨在提高其耐磨性。在硅酸盐体系下引入稀土盐Er(NO_3)_3掺杂,研究Er(NO_3)_3掺杂量的变化对改性涂层相组成、微观结构、表面粗糙度、显微硬度以及摩擦因数的影响作用。结果表明:在硅酸盐电解液中未掺杂和掺杂Er(NO_3)_3后,镁合金涂层由MgO、MgSiO_3和Mg_2SiO_4等晶相组成,掺杂Er(NO_3)_3后涂层中MgSiO_3相含量略有增加。微弧氧化涂层具有"火山口状"的微孔结构。随着Er(NO_3)_3掺杂量增加,涂层表面的微孔数量呈现出先增后减的趋势。当Er(NO_3)_3掺杂量超过4.5‰时,微孔尺寸明显减小。当Er(NO_3)_3浓度过高时,涂层中某些区域出现少量腐蚀坑。掺杂Er(NO_3)_3的涂层,其显微硬度有所增加,增幅在11.6%～50.2%,摩擦因数略有降低。     

纯镁微弧氧化含碳陶瓷层的耐磨性能

为进一步提高纯镁表面微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能,在硅酸盐体系的电解液中加入不同质量浓度的石墨烯添加剂,对纯镁试样进行微弧氧化处理。利用扫描电子显微镜、电子探针、显微硬度仪和原子力显微镜等分析镁微弧氧化陶瓷层的表面和截面形貌、陶瓷层成分、显微硬度和表面粗糙度,并用MS-T3000球-盘磨损实验机对微弧氧化陶瓷层的摩擦学性能进行研究,台阶仪计算比磨损量。结果表明:在微弧氧化电解液中加入少量石墨烯添加剂后制备的陶瓷层中含有一定量的碳元素,含碳的微弧氧化陶瓷层在干摩擦小滑动距离下的摩擦因数显著减小,最低至0.095,较原始镁试样的0.45减小近50倍,含碳微弧氧化陶瓷层比磨损量是原始试样的1/5。纯镁表面含碳微弧氧化陶瓷层有效提高了纯镁表面的减摩和耐磨性。     

钛合金耐磨微弧氧化制备技术的研究进展

钛合金质量轻,比强度高,尤其耐蚀性优异,在海洋、航空航天、医疗器械等领域应用越来越广泛.但钛合金硬度较低,摩擦因数高,粘着磨损、磨粒磨损和微动磨损倾向大,极大限制了其作为摩擦部件的应用.微弧氧化处理可以获得硬度高的陶瓷质膜,附着力强,既可以单独使用来提升钛合金的耐磨性,又能与多种后处理方式兼容,是提高钛合金耐磨性的有效方法.影响微弧氧化膜耐磨性的因素很多,详细论述了成膜电解液、电参数及不同复合处理方式对钛合金微弧氧化耐磨性的影响.电解液是决定微弧氧化膜耐磨性最关键的因素,通过选择合适的电解液体系或加入添加剂,使TiO2氧化膜中掺杂硬度更高的Al2O3、AlTiO5、SiO2等氧化物,大幅改善微弧氧化膜的耐磨性.通过调整电参数(包括恒流/恒压、单相/双相输出、频率等),将直接影响微弧氧化膜中硬质氧化物的类型、含量、分布、表面粗糙度等,进而影响摩擦磨损性能.复合处理包括微弧氧化膜表面机械抛光、喷涂石墨或聚四氟乙烯、磁控溅射硬质薄膜,以及氧化液中复合纳米颗粒等,其中复合纳米颗粒不仅可以修复膜层中的缺陷,还可以丰富氧化膜的相组成,使其具有耐磨、自润滑、耐腐蚀等多种功能特性,但纳米颗粒的分散、补加以及不同颗粒之间的协同影响还需要深入研究.     

Na_2SiO_3浓度对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不同电解液浓度对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层的相组成、微观结构、显微硬度、耐磨性能等的影响。结果表明:电解液浓度对涂层的性能有着较大的影响。电流密度和处理时间一定的条件下,当Na2SiO3的浓度小于9 g/L时,随着电解液浓度的增大,成膜速率有所提高,涂层中α-Al2O3与γ-Al2O3相的衍射峰明显增强,涂层与基体的结合力增大,且涂层的硬度和耐磨性也有很大的提高;但是当Na2SiO3的浓度大于9g/L时,涂层的硬度等性能基本不再变化,甚至有所下降。     

钛合金表面Al_2O_3陶瓷膜制备及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备了厚度约40μm的纯Al层,然后在恒流模式下对其进行不同时间的微弧氧化处理,以获得耐磨的Al_2O_3陶瓷膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和拉伸试验机对钛合金镀铝层微弧氧化膜的微观组织结构、显微硬度、耐磨性和结合力进行了观察和测量。结果表明:微弧氧化陶瓷层主要由γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3以及少量的非晶相SiO_2组成,膜层均匀、致密。随着微弧氧化时间的延长,Al_2O_3陶瓷层厚度增加,镀铝层厚度减小。微弧氧化3 h时,Al_2O_3膜致密层硬度达到1261 HV。氧化4 h,Al_2O_3陶瓷层厚达60～70μm,镀铝层几乎全部氧化,钛合金基材亦发生轻微氧化;但是,基体钛合金的氧化反而导致Al_2O_3膜层内形成贯穿裂纹等缺陷,膜层硬度下降,膜层与钛合金基材的结合强度降低。Al_2O_3陶瓷膜的摩擦系数较钛合金基材的有所降低,磨损量明显降低。Al_2O_3陶瓷膜/镀铝层/钛合金体系结合强度大于40 MPa,最高可达68 MPa。     

Er(NO_3)_3掺杂对TC4微弧氧化涂层电化学行为的影响

针对TC4合金耐腐蚀性偏低的问题,利用微弧氧化技术在TC4表面制备陶瓷涂层,探究了电解液中Er(NO_3)_3掺杂量对TC4微弧氧化(MAO)涂层润湿性能和电化学行为的影响作用。结果表明:随着Er(NO_3)_3含量的增加,TC4涂层中金红石相TiO_2衍射峰逐渐加强,锐钛矿相TiO_2减弱。在电解液中引入适量Er(NO_3)_3有助于促进金红石相TiO_2形成。Er(NO_3)_3含量变化对TC4钛合金微弧氧化涂层表面粗糙度的影响不大,粗糙度在6～12μm内。在电解液中引入Er(NO_3)_3后,TC4涂层的极化曲线会向正电位方向移动。增加Er(NO_3)_3含量,腐蚀电位增加。     

石墨添加剂对Ti6Al4V合金微弧氧化陶瓷层性能的影响

在硅酸盐体系电解液中,采用微弧氧化技术在钛合金表面制备含C元素陶瓷层,通过扫描电镜、能谱、显微硬度计、粗糙度仪及摩擦磨损试验机检测分析了陶瓷层的性能,并对电解液进行了电导率测量。结果表明,石墨会增强电解液的导电率,降低了微弧氧化过程中的起弧电压,制备的陶瓷层孔洞细小,均匀分布;并且发现石墨进入了陶瓷层,提高了膜层表面硬度及耐磨性。     

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。     

TC4钛合金表面激光合金化涂层的组织与耐磨性能

采用WC(含碳量0.1wt%)、Ni、Si混合粉末为原料,利用激光合金化技术在TC4钛合金表面原位制备了含WC、Ni、Si的涂层,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与能谱分析(EDS)等方法分析了涂层的组织与成分,用HXD-1000B型维氏显微硬度计和MMW21型立式万能摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明:利用优化后的激光合金化参数制备出的含WC量较多的涂层,其整体均匀致密、无裂纹,且与TC4合金基材呈冶金结合;涂层物相主要由α-Ti、Ti₅Si₃、WC和TiNi组成;涂层硬度为950 HV0.2,平均摩擦因数为0.2,平均磨损量为0.308 mg,耐磨性显著提高。     

纳米ZrO2微粒对TC4合金表面微弧氧化陶瓷膜层耐蚀及耐磨性能的影响

目的 提高TC4微弧氧化表面陶瓷涂层的耐蚀性与耐磨性,并研究ZrO2微粒对涂层性能的影响。方法 在不同配比的硅酸钠、磷酸钠、氢氧化钠混合电解液中,通过微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备陶瓷涂层,得到最佳电解液配比。将纳米ZrO2微粒添加到电解液中,以制备复合涂层。通过SEM、XRD、电化学工作站以及往复摩擦磨损试验机,研究不同含量ZrO2对膜层的形貌、相结构、耐腐蚀及耐磨性的影响。结果 随着纳米ZrO2浓度的增加,涂层微孔数量和尺寸都减小,膜层的主要组成相为ZrO2、ZrTiO4、TiO2、Ti2O、Al2O3和SiO2。0.9% NaCl溶液中的电化学极化曲线表明,随着ZrO2浓度的增加,涂层的自腐蚀电位不断提高,但当添加剂的含量达到12 g/L时,自腐蚀电位降低。摩擦磨损实验显示,不含ZrO2陶瓷膜层的比磨损率为1.082×10-3 mm3/(N?m),当ZrO2含量为9 g/L时,其比磨损率为3.489×10-4 mm3/(N?m),是未添加颗粒的32.24%。结论 纳米ZrO2微粒的加入有效提高了陶瓷涂层的耐蚀、耐磨性,特别地,当添加量为9 g/L时,涂层的耐蚀性耐磨性最好。     

石墨对TA7钛合金表面微弧氧化涂层组织及耐蚀性的影响

为提高TA7钛合金的耐腐蚀和耐磨损性能,在钛合金表面制备了微弧氧化涂层,研究了石墨颗粒对微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性的影响。结果表明,在基础电解液中加入石墨颗粒能够显著提高TA7钛合金微弧氧化涂层的厚度,降低微弧氧化涂层的表面粗糙度和显微硬度,且随着石墨含量的升高,微弧氧化涂层的厚度增大,但显微硬度减小,表面粗糙度基本保持不变;微弧氧化涂层的物相主要有高温稳定相金红石及锐钛矿;微弧氧化处理提高了TA7钛合金的自腐蚀电位,降低了腐蚀电流密度,石墨颗粒的加入进一步提高了自腐蚀电位,降低了腐蚀电流密度,显著提高了微弧氧化涂层的耐蚀性。