复合电解液体系下镁合金微弧氧化膜层研究

在硅酸钠-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,利用电压-时间曲线,扫描电镜,X射线衍射分析等研究复合电解液的微弧氧化过程,膜层微观形貌及物相组成,并通过全浸实验和划痕实验等测试手段,研究微弧氧化膜层的耐蚀性能和膜基结合力。结果表明,该体系下微弧氧化过程分为阳极氧化膜生成阶段、微弧氧化膜快速生长阶段和电压微小下降过程,以及微弧氧化膜修整阶段;Mg O和Mg2Si O4为膜层主要构成相;膜层表面平整光滑,与基体相比,微弧氧化膜层的腐蚀速率为0.3229 g/(m2·h),耐蚀性显著提高;且具有较高的膜基结合力,其高临界载荷8.49 N。     

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。     

电解液体系对石墨烯镁基复合材料微弧氧化膜层组织及耐蚀性能的影响

分别在3种不同电解液体系(硅酸盐体系、铝酸盐体系、磷酸盐体系)对石墨烯镁基复合材料表面进行微弧氧化,并对微弧氧化后膜层的微观组织形貌和物相组成进行分析,通过电化学和浸泡实验对其耐蚀性进行测试。结果表明:硅酸盐体系微弧氧化膜层表面光滑平整,微孔分布均匀;铝酸盐微弧氧化膜层较薄,孔隙尺寸最小;磷酸盐体系膜层微孔分布不均匀,表面存在较多裂纹;硅酸盐体系微弧氧化膜层物相组成主要为SiO_2和MgO,磷酸盐和铝酸盐体系膜层物相组成主要为MgO。3种电解液体系微弧氧化膜层耐蚀性能较基体复合材料提高一个数量级左右,其中硅酸盐体系微弧氧化膜层耐蚀性最好。     

锆溶胶对铝合金微弧氧化过程的影响

在原位锆溶胶和外加锆溶胶的磷酸盐电解液体系中,采用恒流模式对铝合金进行微弧氧化,通过分析氧化过程中电压和电解液参数的变化、氧化膜生长规律以及膜层表面形貌结构,研究锆溶胶对铝合金微弧氧化成膜过程的影响。结果表明,原位锆溶胶电解液氧化过程中pH值降低及电导率增加幅度较小,起弧电压、电解液温度较低,膜层生长速率较快,其厚度增长速率约为2.9μm/min。原位锆溶胶电解液制备的膜层表面呈多孔网状结构,内外膜层结合紧密,膜层较厚,可达85μm;外加锆溶胶电解液生成膜层表面有火山状沉积物,膜层疏松;微弧氧化膜主要由γ-Al2O3和t-ZrO2相组成。     

二次电压对AZ91D镁合金微弧氧化封孔的影响

目的提高镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性。方法在锆盐体系电解液中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,通过调节二次电压对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的孔隙进行封闭,采用XRD、SEM和电化学测试分别对微弧氧化膜层的物相、表面形貌和耐蚀性进行了研究。结果二次电压对膜层的相成分没有影响,主要相组成为MgO、MgF_2、ZrO_2、Mg_2Zr_5O_(12)。随着二次电压的升高,膜层表面放电微孔孔径先减小后增大,孔隙率先降低后升高。与没有二次电压相比,施加二次电压的腐蚀电流降低2~3个数量级,极化电阻升高1~2个数量级,耐蚀性明显提高,且当二次电压为160 V时,膜层的极化电阻最高,耐蚀性最好。结论二次电压能够对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的孔隙进行封闭,进而阻止腐蚀液通过微孔进入基体,提高膜层的耐蚀性。     

有机太阳能电池金属电极表面改性研究

将纳米TiO2颗粒作为改性剂加入碱性铝酸盐电解液中,对太阳能电池金属电极材料进行表面微弧氧化改性,研究了不同含量TiO2颗粒对微弧氧化膜层组织与性能的影响。结果表明,随着电解液中TiO2含量的增加,微弧氧化膜层厚度从19.2μm提高到24.7μm。电解液中TiO2含量的增加可以减少膜层中的显微缺陷,提高膜层致密性。改性处理后膜层的主要物相为MgAl2O4、MgO和金红石型TiO2。     

电参数对锻铝合金微弧氧化涂层生长特性的影响

以微弧氧化技术在航空领域的应用为目标,选择常用的航空铝合金LD7,采用单因素实验研究了微弧氧化过程中电压、电流密度、频率、占空比等电参数对微弧氧化膜厚度和平均成膜速率的影响,得出了LD7铝合金在硅-磷复合电解液体系中进行微弧氧化的最佳工艺电参数.通过扫描电镜和X射线衍射谱对膜层的形貌和相结构进行了研究,结果表明:氧化时...     

ZL系列铸铝合金的微弧氧化

对含硅量为 8 %～ 12 %的ZL系列铸铝合金的微弧氧化工艺条件、膜层结构以及成膜过程进行了研究。结果表明 :采用不对称交变电压和在以硅酸钠为主要成分的复合电解液体系中 ,铸铝合金表面可获得一层性能优异的微弧氧化膜层。电子能谱 (EDS)和X射线衍射 (XRD)分析结果表明微弧氧化膜主要由Al,Si和O元素组成 ,膜的相结构主要为 η Al2 O3 ,α Al2 O3 和SiO2 ,并含有γ Al2 O3 和Mg ,W ,Cu等元素的氧化物。扫描电镜 (SEM)分析表明微弧氧化膜由致密层 (内层 )和疏松层 (外层 )构成 ,疏松层表面存在许多气孔 ,而致密层完整光滑 ,具有较高的显微硬度和优异的耐磨耐蚀性能     

梯度多孔Ti的微弧氧化研究

在硫酸电解液中对致密Ti和梯度多孔Ti样品进行微弧氧化研究。分析了孔隙特性、电流密度和电解液组成对微弧氧化过程中起始电压、击穿电压、起弧时间、氧化膜形貌和厚度的影响,并测量了微弧氧化膜的物相组成。结果表明:与致密Ti样品相比,梯度多孔Ti样品的起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,氧化膜层厚度增加。随着电流密度的增加,梯度多孔Ti微弧氧化反应剧烈,表面膜层的微孔直径增大,孔洞变小,膜层表面粗糙度增加,膜层变厚。当在硫酸电解液中加入少量硝酸镧后,微弧氧化起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,表面氧化膜的平均孔径从200nm增加到2μm左右,膜层厚度从27.6μm增加到35.6μm,膜层表面粗糙度增加。XRD分析表明,微弧氧化膜主要由Ti、锐钛矿TiO2和金红石TiO2相组成,其中以锐钛矿TiO2为主。     

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。     

KOH体系下负向电压对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成的影响

负向电压对微弧氧化陶瓷膜形成有极其重要的影响。电解液组成变化时,负向电压也必须作相应调整,才能确保微弧氧化过程的稳定和氧化膜的质量。在含mSiO2·nH2O的KOH复合电解液中,在负向电压60~140 V的条件下对ZAlSi12Cu2Mg1合金进行微弧氧化。采用电涡流测厚仪、SEM和XRD对陶瓷膜进行表征,研究了负向电压对厚度、表面形貌、相组成及耐磨性的影响。结果表明:随着负向电压增大,膜厚增加,膜层中有显微裂纹存在;负向电压为120 V时,膜厚达到186.7μm,耐磨性好。膜层主要由Mullite及α-Al2O3相组成,但衍射谱中α-Al2O3相峰强较高。     

溶质离子在镁合金微弧氧化膜形成过程中的作用

利用交流脉冲微弧氧化电源在NaF、NaCl和NaI三种电解液中对AZ31镁合金样品进行处理,采用SEM、XPD和XPS观察分析溶质离子对镁合金样品表面形貌、相组成及起弧前后微弧氧化膜层成分的变化。结果表明:微弧氧化现象只发生于NaF电解液中,起弧前样品表面的沉积膜为MgF2,起弧后膜层由MgF2和MgO两相组成;NaCl和NaI电解液中的两组样品既无微弧氧化现象发生,又未发现任何沉积膜层;微弧氧化初期阳极放电产生的金属阳离子与溶液中的阴离子形成沉积于样品表面的高阻抗膜层是微弧氧化过程进行的必要条件。     

添加剂对镁铝合金微弧氧化作用的研究

通过对电解液特性测试和微弧氧化膜成分、结构和性能的试验,研究多元醇基的E11和E12添加剂加入铝酸盐和钼酸盐混合电解液体系后镁铝合金微弧氧化膜的性能及其微弧氧化工艺。结果表明镁铝合金在NaAlO2 NaMoO4 E11 E12复合电解液体系中微弧氧化电流为3~5A、电解液温度不超过35℃、溶液电阻率3.5Ω.m;镁铝合金微弧氧化膜主要由MgO、MgAl2O4和Al12Mg17组成,其腐蚀速率比基体降低2个数量级以上,加入添加剂后的微弧氧化膜较不加添加剂的更加均匀、致密。     

纳米SiC对AZ91D镁合金微弧氧化膜微观结构及性能的影响（英文）

通过向Na2Si O3-Na Al O2复合电解液体系中添加纳米Si C,经过微弧氧化处理后在AZ91D镁合金表面制备含纳米SiC的复合陶瓷层。利用SEM、膜层测厚仪、XRD、EDS和维氏硬度计分别研究膜层的微观形貌、厚度、相结构、元素组成及硬度。采用摩擦磨损试验机对镁合金基体和膜层的干滑动磨损行为进行研究,运用动电位极化曲线试验和交流阻抗法测量镁合金基体和膜层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性能。结果表明:向电解液中添加纳米Si C后,微弧氧化的起弧电压和终止电压均下降。经纳米SiC复合处理后,微弧氧化膜层的孔径减小,致密性提高;与未添加纳米Si C的膜层相比,其厚度和硬度都得到提升,耐磨性与耐蚀性均增强。     

AZ91D镁合金表面微弧氧化陶瓷膜微观结构与组成的研究

采用自制的恒流非对称方波电源用微弧氧化法在AZ91D镁合金表面制备了耐腐蚀陶瓷膜,通过微观分析手段对微弧氧化膜的截面特征、元素成分分布及表面膜的相组成进行了分析,研究了微弧氧化工艺参数对膜层表面形貌、微观结构与组成等的影响.结果表明,提高电流密度会造成组织疏松微孔孔径增大;硅酸盐溶液中微弧氧化制得的陶瓷膜优于铝酸盐溶液.而且电解液中的离子可参与成膜反应,硅酸盐溶液体系镁合金微弧氧化陶瓷层主要由MgO和Mg_2SiO_4相组成,铝酸盐溶液体系微弧氧化膜层主要由MgAl_2O_4相组成.     

AZ91D镁合金微弧氧化膜层性能的研究

在铝酸盐体系电解液中采用微弧氧化技术对AZ91D镁合金进行表面处理。通过扫描SEM、XRD、电化学测试技术等研究了氧化电压和氧化时间对微弧氧化膜层的表面形貌、结构、厚度、耐蚀性的影响。结果表明,随氧化电压的增大和氧化时间的延长,微弧氧化膜层的耐蚀性呈上升趋势,膜层厚度为3~31μm,膜-基结合强度最大值达到42 MPa。     

负向电压对纯钛微弧氧化膜层结构特征的影响

采用微弧氧化技术,以β-甘油磷酸钠和乙酸钙混合溶液为电解液,在固定正向电压(450 V)和氧化时间(5 min)等参数情况下,研究了负向电压对纯钛表面微弧氧化膜层的相组成和形貌的影响规律.结果表明:负向电压为100～200V时,微弧氧化膜层较均匀,膜层由二氧化钛和磷酸三钙组成;负向电压升至300V,膜层表面被严重烧蚀,其主要物相为钛酸钙.     

恒流及恒压模式对TC4钛合金微弧氧化膜层结构性能的影响

为探讨微弧氧化恒压、恒流模式对微弧氧化膜层物相组成、微观结构、耐腐蚀性及单位能耗的影响,利用自制微弧氧化装置在乙酸钙-磷酸盐电解液体系中对TC4钛合金进行微弧氧化处理。采用X射线衍射仪、电化学工作站和扫描电镜等仪器对膜层进行结构表征。结果表明：两种操作模式得到的膜层主要由金红石、锐钛矿及钙磷化合物组成;膜层的耐腐蚀性、单位能耗随着频率的增加而增加;恒流微弧氧化膜层表面有分布均匀、孔径一致的三维连通孔洞,恒压氧化膜层表面孔洞分布不均,孔径不一致。     

正向电压对ZK60镁合金微弧氧化过程及膜层的影响

在自主研制的铝酸钠一磷酸钠复合电解液体系中,采用不同的正向电压(220~340 V)对ZK60变形镁合金进行微弧氧化,在镁合金表面制备陶瓷膜层。利用扫描电镜、超景深光学显微镜及能谱仪观察分析膜层组织,通过电流变化及放电现象分析微弧氧化过程,并用全浸实验和电化学阻抗法测试膜层在3.5%NaCl(质量分数)介质中的耐腐蚀性能。结果表明:电流平稳阶段是膜层的主要生长阶段,正向电压是微弧氧化过程的重要驱动力,电压过高或过低都不利于获得优质膜层。280V正向电压下制备的膜层组织较为均匀致密,其腐蚀速率较低,为0.2054g/(m~2·h),此时膜层电化学阻抗模值为正向电压340 V下膜层的3倍。     

恒流及恒压模式对TC4钛合金微弧氧化膜层性能的影响

为探讨微弧氧化恒压、恒流模式对微弧氧化膜层物相组成、微观结构、耐腐蚀性及单位能耗的影响,利用自制微弧氧化装置在乙酸钙-磷酸盐电解液体系中对TC4钛合金进行微弧氧化处理。采用X射线衍射仪、电化学工作站和扫描电镜等仪器对膜层进行结构表征。结果表明:两种操作模式得到的膜层主要由金红石、锐钛矿及钙磷化合物组成;膜层的耐腐蚀性、单位能耗随着频率的增加而增加;恒流微弧氧化膜层表面有分布均匀、孔径一致的三维连通孔洞,恒压氧化膜层表面孔洞分布不均,孔径不一致。