TA2纯钛表面微弧氧化膜的成分和相结构分析

采用交流微弧氧化方法，在铝酸盐溶液中的TA2纯钛表面沉积一层厚度达30μm的氧化物陶瓷膜，并用扫描电镜（SEM），能谱仪（EDS），X射线衍射（XRD），Raman光谱研究了氧化膜的成分和相结构，研究表明：该氧化膜具有内外两层结构，分别厚约15μm，氧化膜由TiAl2O5相和金红石型TiO2相组成，但外层膜里TiAl2O5相含量比内层膜里高得多，金红石则主要分布在膜内层里，来自溶液的铝原子已扩散到膜／钛基体界面，但膜外层的铝含量比内层高得多，微弧放电区瞬间高温高压过程对纯钛基体没有影响，Al,O原子都没有扩散进入未氧化的钛基体。     

反应时间对硅酸盐体系微弧氧化陶瓷膜的影响

在硅酸盐体系中,利用微弧氧化双脉冲电源在Ti6Al4V合金表面制备了以Ti O2为主晶相的陶瓷膜层。通过XRD,SEM和EDS等技术分析了相组成,表面、截面形貌和元素含量变化的研究。讨论了不同反应时间对微弧氧化陶瓷膜组成、形貌和元素含量的影响。结果表明:在硅酸盐体系中,制备了以Ti O2为主晶相的陶瓷膜层。随反应时间的延长,膜层表面颗粒的数量有所减少,但颗粒和膜层表面的孔洞变大。膜层中Al、Ti和P元素含量逐渐变小,而V元素含量是先增大后减小。     

双电极微弧氧化陶瓷膜层的制备

在铝酸盐体系中,在Ti-6Al-4V合金表面利用微弧氧化双脉冲电源在2个电极上同时制备了含Al2TiO5相的陶瓷膜层。通过XRD,SEM和EDS等技术,分析了相组成、表面形貌和元素含量的变化。讨论了2个电极试样面积比对微弧氧化陶瓷膜组成、形貌和元素含量的影响。结果表明:2个反应电极试样面积比越接近,膜层中Al2TiO5含量就越高;当面积比为1:1时,膜层几乎都是Al2TiO5相;随2个电极面积比的增大,膜层Al元素含量呈先增大后减小,Ti和V元素含量是先减小后增大,而P元素含量则一直在增加。     

1060铝合金微弧氧化黑色陶瓷膜显色特性及着色机理

目的采用微弧氧化技术在1060铝合金表面制备黑色陶瓷膜,并且讨论黑色膜的显色机理。方法在不同电解液体系中制备出不同黑色度的陶瓷膜,通过测色仪及EDS,XPS,SEM等测定膜层的显色特性、成分和表观形貌。结果 Na2WO4和NH4VO3添加量对膜层显色特性和表观形貌影响较大,随着二者添加量的增加,膜层黑色度增加,表面粗糙度减小。结论微弧氧化过程中,电解液中的WO42-和VO3-参与了成膜反应,生成了V2O5,V2O3,WO x和WO3等具有黑色显色特性的氧化物,并分布于整个膜层和多孔结构中,这是黑色显色特性的主因。随着Na2WO4和NH4VO3添加量的增加,显色氧化物在膜层和孔结构中存在的数量增加,使得膜层粗糙度降低。     

Na2SiO3—KOH—（NaPO3）6溶液中Ti6Al4V微弧氧化陶瓷膜研究

用非平衡交流微弧氧化法于Na2SiO3-KOH-(NaPO3)6溶液中在Ti6Al4V表面形成氧化物陶瓷膜。分别用扫描电镜、电子探针及X射线衍射研究了陶瓷膜的组织形貌、元素分布和相组成。相对致密均匀的膜层主要由TiO2(钙钛矿相及金红石相)及非晶相组成。厚约20μm的膜可分为3层：过渡层、致密层与疏松层。电解液所含元素Si，P进入到膜层中，表明电解液组元急烈参与微弧氧化反应，这为通过选择电解液来设计膜层的相组成进而对膜层进一步改性提供途径。     

YL113铝合金阳极氧化膜表面——界面形貌与能谱分析

利用阳极氧化法在YL113铝合金表面制备了一层氧化膜,通过SEM、XRD、EDS、XPS等手段对其表面-界面形貌、物相、化学元素组成和原子结合能谱进行了分析,对其表面和结合界面化学元素进行了面扫描和线扫描分析,并对氧化膜界面结合形式进行了表征。结果表明,阳极氧化后Al原子和O原子在氧化膜表面产生分层富集现象,其原子分数之比接近2∶3,所生成的氧化膜组成物为α-Al2O3+γ-Al2O3;Al2p峰结合能为74.37 eV,以Al3+形态存在,O1s峰结合能为531.82 eV,以O2-形态存在,氧化膜是以Al2O3形式存在;Al和O原子在氧化膜结合界面形成富集层,氧化膜与基体形成化合物型界面+扩散型界面组合形式;在结合界面处出现大量的小岛及锚点,氧化膜表现为较强的界面结合力。     

高Si压铸Al合金ADC12的微弧氧化表面改性

利用恒流微弧氧化技术,在以Na2SiO3和Na3PO4为主盐的电解液中,在高硅压铸Al合金ADC12表面制备了陶瓷膜．显微硬度及耐蚀性能测试表明,陶瓷膜显微硬度（HV）高达1430,能对基体金属提供有效的防护．涡流测厚及SEM研究显示,该陶瓷膜厚度分布比较均匀,具有双层结构．EDX和XRD分析表明,该微弧氧化陶瓷膜的主要元素组成为0,Al,Si和P;主要相组成为γ-Al2O3和α-Al2O3,同时含有少量χ-Al2O3,θ-Al2O3和Al2SiO5晶体．     

电流密度对ZL108钨酸钠改性微弧氧化膜特性影响

在不同电流密度下制备了ZL108 Na2WO4改性微弧氧化膜,研究了电流密度对Na2WO4改性微弧氧化膜特性的影响。利用扫描电镜(SEM)观察氧化膜表面形貌,能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)分别测试了氧化膜截面元素分布、相组成以及W的化合价,极化曲线测试了耐蚀性。结果表明,随电流密度增大,微弧氧化膜由致密变为多孔,微孔数量增加、尺寸变大,膜层增厚。膜层中W、O含量增加,Al含量下降。微弧氧化膜由γ-Al2O3、Al和Si 3个相组成,W元素在膜中主要以WO3形式存在。微弧氧化膜的耐蚀性随电流密度增加而提高。     

硅酸钠浓度对Ti3Al基合金微弧氧化层生长及其摩擦磨损性能的影响

目的 研究硅酸钠溶液浓度对Ti3Al基合金表面制备微弧氧化膜层结构的影响,以提高Ti3Al基合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。方法 采用恒流模式微弧氧化电源,分别在6、8、10 g/L的Na2SiO3电解液中,对Ti3Al基合金试样进行微弧氧化处理,用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、Image J软件、X射线衍射仪（XRD）及显微硬度仪,分析微弧氧化膜层的表面形貌和截面形貌、元素分布、厚度、相组成以及表面硬度。用CFT-I 型磨损试验机研究不同微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果 随着Na2SiO3浓度的增加,微弧氧化的工作电压与起弧电压均逐渐减小。微弧氧化层表面呈多孔状,存在熔融物堆积导致的环状凸起。随着Na2SiO3浓度的增加,氧化层表面微孔直径减小,膜层逐渐增厚。微弧氧化膜层主要Al2O3、SiO2、TiO2、Nb2O5以及Al2SiO5相组成,微弧氧化处理明显降低了Ti3Al基合金的摩擦系数和磨损率。电解液Na2SiO3质量浓度为10 g/L时,微弧氧化膜层的平均摩擦系数为0.49,磨损率仅为2.1×10-7 mm3/(N?mm),主要表现为微切削磨损与轻微的粘着磨损。结论 随着硅酸钠浓度的增加,有利于提高微弧氧化膜层的形成速率,缩短反应时间。微弧氧化处理能够显著改善Ti3Al基合金的耐磨性。     

钒掺杂对铝合金微弧氧化层结构和性能影响

通过在电解液中添加NH4VO3制备了钒掺杂铝合金微弧氧化层,研究了不同添加浓度对铝合金微弧氧化层结构和性能的影响。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化层表面形貌,能谱(EDS)仪分析了膜层V、O元素含量,XPS测定V、O元素的价态,X射线衍射(XRD)仪分析了相组成,极化曲线评定了耐蚀性。结果表明,微弧放电区温度高于1714.38K时?3VO开始转变形成V2O5,低熔点的V2O5在电弧作用下优先熔化而抑制了微弧氧化层表面多孔层的形成。钒掺杂对微弧氧化层相组成影响较小,有利于提高膜层的厚度和耐蚀性。     

Effect of K_2TiO(C_2O_4)_2 Addition in Electrolyte on the Microstructure and Tribological Behavior of Micro-Arc Oxidation Coatings on Aluminum Alloy

Micro-arc oxidation(MAO)coatings with different concentrations of K_2TiO(C_2O_4)_2 in the sodium silicate base electrolyte were prepared on 6061 aluminum alloy with the aim of promoting a better understanding of the formation mechanisms and tribological behaviors of the coatings.Scanning electron microscopy(SEM)assisted with energy-dispersive X-ray spectroscopy(EDS),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)and friction test were employed to characterize the MAO processes and microstructure of the resultant coatings.Results showed that the composition and microstructure of the coatings were significantly affected by the addition of K_2TiO(C_2O_4)_2.A sealing microstructure of MAO coating was obtained with the addition of K_2TiO(C_2O_4)_2.Ti element from K_2TiO(C_2O_4)_2 was only absorbed into the defects of micropores under surface energy in the early stage,while in the later stage,Ti element was predominant in the micropores and distributed on the coatings under plasma discharge to form TiO_2.It was demonstrated that Ti and Si elements from the electrolyte could interact with each other during the MAO process and the interaction mechanism was systematically analyzed.Wear resistance of the MAO coatings with K_2TiO(C_2O_4)_2 addition was significantly improved compared with that of the MAO coatings without K_2TiO(C_2O_4)_2 addition.     

碱热处理对TC4合金微弧氧化膜生物活性的影响

利用微弧氧化技术在Ti6Al4V合金表面制备含钙、磷的多孔TiO_2涂层(记为MAO),并对涂层进行碱热处理(记为MAONH).结果表明:MAONH膜层的相结构和MAO膜层的大有不同,它主要由TiO_2(金红石型和锐钛矿型)、钛酸钙相组成.钙和磷离子在MAONH膜层表面比在MAO膜层表面更容易沉积,其原因是钛酸钙在模拟体液浸泡时发生水解,生成大量的Ca~(2+)和OH~- 离子,Na~+和OH~-离子同模拟体液中的Ca~(2+)和PO_4~(3-)离子发生离子交换,导致磷灰石在MAONH膜层表面沉积.     

Effects of Micro-Arc Oxidation of Ti6Al4V Alloy on Adhesion Property to Electroless Ni-P-ZrO2 Composite Platings and Their Wear Resistance

在Ti6Al4V合金微弧氧化膜表面制备Ni-P-ZrO2化学复合镀层,微弧氧化处理时间分别为15、30、60、90 min。采用扫描电镜/能谱仪、划痕试验、热震试验、显微硬度计和球盘式摩擦磨损试验机研究了微弧氧化膜结构对Ni-P-ZrO2化学复合镀层的结合性能与摩擦性能的影响。结果表明：随着微弧氧化时间的增加,复合镀层的结合性能显著提高,原因是微弧氧化膜的多孔性结构及其机械锁合效应。与Ti6Al4V合金相比,微弧氧化+化学复合镀处理后的试样硬度和耐磨性显著提高,Ti6Al4V合金表现为是严重的黏着磨损,而Ni-P-ZrO2复合镀层以磨砺磨损为主     

Ti6Al4V合金等离子体基离子注氧层XPS研究

采用等离子体基离子注氧技术(O2-PBⅡ)对Ti6Al4V合金进行了表面改性处理,实验过程中改变注入离子能量的工艺参数,负脉冲偏压分别为10、20、30 kV,离子注入过程中样品台通油冷却以实现低温注入;用XPS对离子注氧层的深度、成分及化学结构进行了系统的分析.结果表明:随着注入离子能量的增加,Ti6Al4V合金表面改性层的深度明显增加,改性层的外层由一定厚度的TiO2组成,外层与内层基体之间存在Ti2O3和TiO;Al元素在改性层的外层以氧化物形式存在,且该氧化物趋于表面生长;在表面改性层的外层未发现V及其氧化物.     

钛合金表面GO/HA/MAO复合膜层的制备及其性能

为了改善钛合金种植体在体液中的腐蚀及摩擦腐蚀行为,延长其在人体环境中的服役时间,在微弧氧化 (MAO)膜层上采用溶胶凝胶(Sol-gel)法于羟基磷灰石(HA)和氧化石墨烯(GO)的混合溶胶中浸渍提拉成膜,从而在 Ti6Al4V 合金表面成功地制备了 GO/ HA/ MAO 复合膜层。 结果表明,MAO 膜层表面的微孔及微球被 GO/ HA 薄膜有效的覆盖且较为致密;膜层的物相组成主要为金红石相及锐钛矿相的 TiO₂、HA、SiO₂ 和GO;根据电化学腐蚀和摩擦腐蚀结果分析知,GO/ HA/ MAO 复合膜层在模拟体液(SBF)中的耐蚀性及耐摩擦腐蚀性相比于 MAO 膜层和 Ti6Al4V 基体均得到了显著提高。     

Formation and structure of composite coating of HDA and micro-plasma oxidation on A3 steel

Composite coatings were obtained on A3 steel by hot dipping aluminum(HDA) at 720 ℃ for 6 min and micro-plasma oxidation(MPO) in alkali electrolyte. The surface morphology, element distribution and interface structure of composite coatings were studied by means of XRD, SEM and EDS. The results show that the composite coatings obtained through HDA/MPO on A3 steel consist of four layers. From the surface to the substrate, the layer is loose Al2O3 ceramic, compact Al2O3 ceramic, Al and FeAl intermetallic compound layer in turn. The adhesions among all the layers are strengthened because the ceramic layer formed at the Al surface originally, FeAl intermetallic compound layer and substrate are combined in metallurgical form through mutual diffusion during HDA process.Initial experiment results disclose that the anti-corrosion performance and wear resistance of composite coating are obviously improved through HDA/MPO treatment.     

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。     

Parameter optimization for plasma-sprayed Al_2O_(3P)/Al composite coatings on AZ31 magnesium alloy

Al_2O_(3P)/Al composite coatings were prepared on the surface of AZ31 magnesium alloy by plasma spraying technology with mixed powders of Al and Al_2O_3. An orthogonal test containing six factors and five levels was carried out to acquire the optimum technical parameters. Microstructures and properties of the composite coatings were studied. The results show that the coatings consist of Al_2O_3 particulates distributed uniformly and Al matrix, and the interface between the particulate and matrix is continuous, compact and clean. With increasing the mass fraction of Al_2O_3 in the mixed powders, the volume fraction of Al_2O_3 in the coatings increases. The Al_2O_(3P)/Al composite coating with 14% Al_2O_3 volume fraction has more compact microstructure and more satisfactory properties.     

XPS and EDS Analysis of VC Coatings Prepared by TD Process

VC (Vanadium Carbide) coating was prepared on the substrate surface of Cr12MoV from the raw materials such as anhydrous borate, FeV50, FeSi45 and etc. by TD (Thermal Diffusion) process, the coating structures and chemical element contributions were characterized with SEM (Scanning Electron Microscope), XRD (X-ray Diffraction), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) and EDS (Energy Dispersive Spectrometer), respectively. The chemical element distributions of VC coating surface and interface was analyzed with plane scan of energy-dispersive spectroscopy, and the mechanism of interfacial metallurgical combine was discussed. The results show that VC coating is a compound, consisted of C and V elements, and the V atom concentration is twice as that of atom; VC coating is the single VC phase, the electron binding energy of V element is located at 512.8eV, and that of C element is located at 282.2eV; There were diffused between V, C and Fe elements each other in the coating interface, forming a interface diffusion layer, the interface of VC coating-substrate is combined with the metallurgical combine.