氧化时间对超硬铝7A04微弧氧化陶瓷层结构及性能的影响

在铝酸钠电解液体系下,对7A04超硬铝合金进行不同时间的微弧氧化处理,通过SEM和XRD对氧化陶瓷层的微观结构和相组成进行分析,研究氧化时间对陶瓷层的厚度、显微硬度和陶瓷层与基体结合力的影响。结果表明:膜层微观表面凹凸不平,呈火山喷口状形貌,该膜主要由γ-Al_2O_3和极少量α-Al_2O_3组成。随着氧化时间的增加,陶瓷膜层的厚度不断增加,陶瓷膜层的显微硬度先上升后下降,氧化时间为50 min的膜层达到最大硬度1210 HV0.1。陶瓷层与基体间呈冶金结合且膜层致密。     

铝合金微弧氧化复合工艺制备陶瓷膜的油摩擦特性

为改善7075铝合金微弧氧化陶瓷膜性能,利用恒流-恒压复合工艺制备微弧氧化陶瓷膜。采用涂层厚度仪、显微硬度计测量陶瓷膜厚度、显微硬度;采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析陶瓷膜的表面形貌、磨痕形貌和相组成;采用摩擦磨损试验机研究陶瓷膜油摩擦特性。结果表明:在氧化时间为75 min(恒流)-30 min(恒压)时,陶瓷膜平均厚度达到81μm,陶瓷膜致密层硬度达到1648 HV;陶瓷膜主要由α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3组成;微弧氧化陶瓷膜微孔结构有利于改善油润滑条件下的耐磨性;在油润滑条件下,摩擦系数和磨损量随着转速的增大而变大。     

5083铝合金表面单致密微弧氧化膜的制备及其性能研究

采用响应曲面法对微弧氧化电解液体系进行了优化,并在5083铝合金表面进行了单致密微弧氧化涂层的制备。通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和极化曲线对铝合金微弧氧化膜的微观组织、显微硬度和耐蚀性进行了研究。结果表明:随着微弧氧化膜层厚度从30μm增加到90μm,烧结颗粒的尺寸从约为10μm增加到约为50μm,致密层由最初的20μm增加到70μm,陶瓷膜层中α-Al_2O_3的比例明显增加,涂层的硬度由900 HV提高到1500 HV。依据极化曲线和盐雾实验结果发现:随着微弧氧化时间的增加,微弧氧化膜的自腐蚀电流密度逐渐降低,钝化能力逐渐增强,膜层的耐腐蚀性能大幅度提高。     

Mn元素对铝合金门窗表面陶瓷层特性的影响

采用微弧氧化技术在不同Mn含量的铝合金门窗表面进行了改性处理,研究了基体合金元素Mn对表面陶瓷层膜厚、显微硬度、形貌和物相的影响,并分析了其作用机理。结果表明,随着微弧氧化时间的增加,含0.5%Mn和含1.5%Mn的铝合金试样的表面陶瓷层厚度和显微硬度都表现为逐渐增加的趋势,且在相同的微弧氧化时间内,含1.5%Mn的铝合金试样的表面陶瓷层厚度更大、显微硬度更低。Mn含量为0.5%的铝合金表面陶瓷层中有γ-Al_2O_3相和少量α-Al_2O_3相,而Mn含量为1.5%的铝合金表面陶瓷层中只有γ-Al_2O_3相。     

SiC微粉添加剂对铝合金钻杆材料微弧氧化膜层性能的影响

目的提高铝合金钻杆材料微弧氧化膜层的性能。方法在电解液中加入0~4 g/L的SiC微粉,对7E04铝合金钻杆材料表面生成的微弧氧化膜层进行改性,研究了微弧氧化膜层的氧化电压-时间曲线、厚度、显微硬度、表面形貌、膜层元素含量、相组成和耐蚀性。结果随着SiC微粉质量浓度的增加(0、1、2、3、4 g/L),氧化电压不断增加,在4 g/L时几乎达到550 V。微弧氧化膜层的厚度和显微硬度增加,各浓度下的膜层厚度分别为42.3、43.6、45.0、45.3、50.0μm,膜层显微硬度分别为341.8、375.2、394.4、405.1、436.8MPa。同时,放电孔的孔径和烧结盘的尺寸也逐渐增加。在微弧氧化过程中,SiC被氧化成SiO_2,基体中的Al被氧化成α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3,膜层中的相组成主要有α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3、SiO_2和莫来石。同时,随着SiC微粉浓度的增加,膜层中的C、Si元素含量增加,Al元素和O元素的含量降低。膜层的腐蚀速率分别为1.11×10~(-1)、3.598×10~(-2)、5.223×10~(-2)、6.762×10~(-2)、1.323×10~(-1) mm/a,呈现出先减小后增加的趋势,耐蚀性先增加后降低。结论 SiC微粉的添加增加了膜层的厚度,改变了膜层的表面形貌,同时提高了微弧氧化膜层的显微硬度、耐蚀性等性能。     

AZ91合金的喷涂防护与性能研究

在AZ91合金基体上制备了纯Al_2O_3涂层和Al_2O_3-13wt.%TiO_2(简称AT13)复合涂层,研究了两种涂层的显微形貌、涂层厚度、物相组成、显微硬度和结合强度,并分析了等离子喷涂的作用机理。结果表明,Al_2O_3涂层和AT13涂层中的陶瓷涂层、中间Ni/Al粘结层和AZ91合金基材之间实现了机械冶金结合;Al_2O_3涂层主要由亚稳态的γ-Al_2O_3和少量的稳态α-Al_2O_3组成;AT13涂层的主要物相为Al_2O_3、TiO_2和Al_2TiO_5;无论是Al_2O_3+Ni/Al喷涂涂层还是AT13+Ni/Al喷涂涂层,其工作涂层和粘结层的显微硬度都要明显高于汽车发动机用AZ91合金基材;Al_2O_3+Ni/Al涂层的结合强度为15.49 MPa,而AT13+Ni/Al涂层的结合强度为20.46 MPa,且前者的断口特征为粘结层破断,而后者的断口特征为涂层层间破断。     

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钛合金微弧氧化膜层成膜机理及特性分析

微弧氧化技术可以使铝、镁、钛等阀金属表面形成类火山状致密的陶瓷层,使其具有优良的耐蚀性、绝缘性、耐磨性和热冲击性。通过SEM、电化学工作站、粗糙度仪等分析了钛合金微弧氧化膜层成膜机理及膜层性能。结果表明,采用弱碱性硅酸盐-磷酸盐复合体系在TC4钛合金表面生成陶瓷膜,钛合金的耐蚀性能大幅度提升。膜层粗糙度随着厚度的增加而增大,当膜层厚度大于25μm时,表面粗糙度增长速度急剧增加。随着膜层厚度的增加,表面硬度先增大后减小,当膜层厚度为20～25μm时,表面硬度达到最大值。     

碳钢热浸镀铝及微弧氧化研究

进行了碳钢热浸镀铝后微弧氧化的试验研究。观察、分析了镀铝层表面微弧氧化陶瓷膜的微观形貌以及组织结构；探讨了微弧氧化膜的形成机理及影响因素。结果表明，镀铝层表面形成的氧化膜为两层，表面疏松层和内部致密层。致密层硬度很高，疏松层硬度较低。微弧氧化膜的质量与热镀铝层质量及微弧氧化的工艺参数密切相关。     

7475铝合金微弧氧化后表面-界面能谱扫描分析

利用微弧氧化法在7475铝合金表面制备一层氧化膜,通过SEM、EDS、XRD等手段对其表面-界面形貌、化学元素组成和物相进行了分析,采用能谱仪对表面和结合界面进行了面扫描和线扫描分析,并用划痕法表征了氧化膜界面结合强度。结果表明,微弧氧化后7475铝合金表面形成一层粗糙多孔的氧化膜,其组成元素与氧化膜表面的物相相应分布;O原子以扩散形式与Al原子原位生长形成Al_2O_3,主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3组成,Si原子在表面氧化形成富集的Si-Al-O相;氧化膜厚度约为50μm,由间隙层、致密层和膜-基过渡层组成,与基体的界面结合强度为71.05 N。     

2024铝合金微等离子体氧化电解液配方优化

在Na_2SiO_3-NaOH电解液体系下,对2024铝合金进行微等离子体氧化处理。利用L9(33)正交试验法优化出最佳的电解液配方,研究了在此电解液配方下制备出的陶瓷膜层微观形貌、厚度、显微硬度、表面粗糙度、耐蚀性及其相组成。结果表明,用Na_2SiO_3浓度为10 g/L、NaOH浓度为1.5 g/L、抑弧剂浓度为6 g/L的配方制备出的陶瓷层表面微孔均匀、膜层致密,陶瓷层厚度达44.5μm、显微硬度达1 041 HV、耐蚀性较基体的有较大幅度提高、粗糙度值小于3.5μm、陶瓷层主要由γ-Al_2O_3构成。     

海洋钢微弧氧化膜层组织与性能

采用激光熔覆与微弧氧化技术相结合在S355海洋钢表面制备了复合陶瓷膜层,运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征陶瓷膜层的微观结构,通过涂层结合力、显微硬度、残余应力、摩擦磨损和电化学等测试方法研究复合膜层的性能。结果表明:复合陶瓷膜层主要由内致密层和外疏松层组成,疏松层主要由γ-Al_2O_3组成,致密层主要由α-Al_2O_3组成。随着电流密度增大,膜层厚度与微孔孔径逐渐增大。复合膜层与基底层结合良好,其硬度较熔覆涂层的有明显提升。熔覆涂层表面残余应力为拉应力,复合膜层均为压应力。在电流密度为5 A/dm~2时,复合膜层能明显改善基体与熔覆涂层的耐磨性与耐蚀性。     

ZL101A微弧氧化层腐蚀环境试验后的摩擦性能

对ZL101A进行微弧氧化层的制备,并对微弧氧化后的试样进行了腐蚀性环境试验检测。采用电子扫描电镜、物相分析仪、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等对腐蚀试验前后的材料进行了组织观察分析、硬度测量和摩擦磨损值测定。结果表明,微弧氧化层的组织由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和少量Al组成,高硬度的陶瓷层表现出良好的耐磨性及较好的抗腐蚀性。     

船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金的微弧氧化陶瓷膜

采用微弧氧化技术,在磷酸盐溶液体系中在船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面制备陶瓷膜层.利用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对陶瓷膜的表面和截面形貌、氧化层厚度、相结构以及显微硬度进行观察测试,用电子万能材料试验机和数字万用表研究膜层的结合强度和绝缘性,并用MMS-1G高温高速销盘摩擦磨损试验机和YWX/Q-750盐雾试验机考察膜层的摩擦学性能和腐蚀性能.结果表明:膜层厚度可达到20 μm以上,陶瓷膜主要由金红石TiO2相和锐钛矿TiO2相构成,膜层与基体的结合强度达到30 MPa以上,膜层绝缘性和耐蚀性良好,耐磨性得到明显改善,膜层的磨损机制表现为轻微的磨粒磨损与粘着磨损,且以磨粒磨损为主.     

脉冲能量对钛合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响研究

微弧氧化是一种在钛合金基体表面制备致密均匀超硬氧化陶瓷膜层的新方法。从脉冲频率和占空比入手,研究了单脉冲放电能量对钛合金微弧氧化陶瓷膜厚度、表面形貌的影响。结果表明:当占空比固定不变时,随着频率的增加,单脉冲放电能量不断减小,氧化膜的厚度逐渐降低,显微硬度呈降低趋势,氧化膜表面的放电微孔尺寸逐渐减小,微孔数量逐渐增多;当脉冲频率固定不变时,随着占空比的增大,单脉冲放电能量不断增大,氧化陶瓷膜厚度逐渐增大,显微硬度呈增加趋势,氧化膜表面的放电微孔尺寸逐渐增大,微孔数量逐渐减少,表面粗糙度值逐渐增加。     

Si含量对Al-xSi合金表面PEO陶瓷层形成过程及性能的影响

研究了Si含量对铸造Al-XSi合金表面PEO陶瓷层形成过程及隔热性能和硬度的影响。采用SEM、XRD和EDS对陶瓷层微观结构和物相进行了分析,并运用自制的隔热温差测量装置和维氏显微硬度仪对其隔热性能及硬度进行了测试。结果表明:在等离子体电解氧化初期,硅原子以及第二相Al_3Cu Ni都会阻碍微弧放电,抑制铝氧化膜的形成,降低膜层的致密性;随着基体中硅含量的升高,Al-XSi合金内初生硅、共晶硅含量增多,出现硅颗粒的堆积现象,等离子体放电越困难,涂层的生长速率降低,陶瓷层中α-Al_2O_3及Si O_2的含量随之升高,隔热温度也随之升高,硬度下降。     

6061铝合金微弧氧化陶瓷膜层生长规律与性能研究

在铝酸盐、磷酸盐和硅酸盐3种电解液体系中,利用微弧氧化技术在6061铝合金表面原位生长陶瓷膜,通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计对陶瓷膜层的微观结构、相组成、元素分布及显微硬度进行分析。结果表明:3种陶瓷膜均为疏松层和致密层组成的双层结构,膜层表面存在许多微孔;陶瓷膜均由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,γ-Al2O3衍射峰强度高于α-Al2O3在磷酸盐和硅酸盐体系中,微弧氧化陶瓷膜表面分别含有P和Si元素,表明电解液中的离子参与成膜过程;在铝酸盐中制备的陶瓷膜显微硬度优于其它2种体系,可达到16350MPa,比6061铝合金硬度提高了10倍。     

NaOH-Na2SiO3-Na2WO4体系下负向电压对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜特性及组织的影响

交流电源中负向电压对铝合金微弧氧化陶瓷膜形成过程及其组织性能有重要影响.本文研究了在NaOH-Na2SiO3-Na2WO4电解液体系下负向电压对ZAlSi12Cu2Mg1铸造铝合金微弧氧化陶瓷膜厚度、硬度及截面形貌的影响.试验中,负向电压从85 V到110 V变化.利用电涡流测厚仪测量陶瓷膜的厚度,用显微硬度计测量陶瓷膜截面的显微硬度,并进行截面形貌观察.试验结果表明负向电压的提高,有利于陶瓷膜厚度和显微硬度的增加,但负向电压达到一个极限值后,陶瓷膜表面变粗糙,甚至烧蚀,膜层与基体结合变差,陶瓷膜中开始出现裂纹,显微硬度下降;在负向电压为适合值95 V时,得到的陶瓷膜厚度为110 μm,显微硬度为8810 MPa(HV);同时,沿陶瓷膜厚度方向,从陶瓷膜与基体结合界面到陶瓷膜表层,显微硬度呈现先增加后降低的趋势,在致密层中显微硬度存在一个最大值.     

钛合金微弧氧化制备含CNTs涂层的组织结构

为了进一步提高钛合金表面微弧氧化陶瓷层的性能,在硅酸钠基础电解液中添加碳纳米管制得含碳纳米管的微弧氧化复合涂层。通过X射线衍射仪和扫描电镜等手段研究了碳纳米管对微弧氧化涂层的相组成和表面形貌的影响,测量了两种涂层的膜层厚度、表面粗糙度和显微硬度。结果表明:陶瓷层的主要成分为金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2,还有少量的SiO2、Ti6O,膜层致密,厚约20μm,含碳纳米管的复合涂层的表面粗糙度较低,显微硬度为680 HV,比基体高1倍多。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层耐磨性

利用微弧氧化技术在7075铝合金表面形成微弧氧化陶瓷膜层,通过SEM、XRD手段分析了微弧氧化陶瓷层的显微结构、表面形貌和相组成,并在HIT-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试了陶瓷膜层的摩擦学性能.结果表明:7075铝合金表面的微弧氧化陶瓷膜层由疏松层、致密层构成,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3两相;氧化陶瓷层与基体结合良好,厚度为25～45μm,表面硬度可达到1900HV0.1左右;微弧氧化表面处理技术可以显著提高铝合金的表面耐磨性,在与GCr15钢球对磨时,膜层具有较低的磨损率,但摩擦因数相对较高.