镁合金微弧氧化的电解液组分研究

利用交流微弧氧化装置对AZ91D镁合金在1组分、2组分、3组分和4组分电解液中进行了微弧氧化处理,并通过电化学测试技术研究了微弧氧化处理后膜层的耐蚀性能.实验结果表明:能显著提高镁合金耐蚀性能的微弧氧化电解液,多为含NaAlO2组分的碱性溶液;电解液中添加H2O2和C4H4O6Na2等组分,可进一步提高膜层的耐蚀性.微弧氧化处理后,膜层表面光滑、均匀、致密,并由尖晶石结构的MgAl2O4相和MgO相组成.NaAlO2组分的存在,能与膜层中的MgO相在微弧氧化过程中一起烧结形成具有尖晶石结构的MgAl2O4耐蚀相,从而提高镁合金的耐蚀性能.     

处理频率对纯钛微弧氧化膜性能的影响

利用微弧氧化技术（MAO）,采用Na2SiO3-NaOH-NaH2PO4溶液体系,在纯钛表面制备了陶瓷膜层,并研究了处理频率（650～1350Hz）对膜层的形貌、耐磨性、耐蚀性的影响。结果表明,纯钛表面微弧氧化层为多孔结构,随着处理频率的升高,微孔孔径逐渐变小,并且微孔分布越来越均匀,膜层耐磨性不断增强,膜层的耐蚀性也不断增强。     

不同(NaPO3)6浓度对镁合金微弧氧化膜的影响

为了考察不同( NaPO3)6浓度对镁合金微弧氧化膜的影响,将AZ91D镁合金在碱性(NaPO3)6溶液中进行微弧氧化处理.结果表明:在( NaPO3)6溶液中获得含有MgO、MgAlO4、α-Al2O3等高熔点高耐蚀性物相的陶瓷质氧化膜,显著提高镁合金的耐蚀性.随着(NaPO3)6质量浓度的增加,微弧氧化过程的起弧电...     

铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜的性能

利用交流微弧氧化装置对铝酸盐体系中的AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理，并通过扫描电镜、表面性能测试仪和电化学测试技术等研究了氧化时间和电流密度对微弧氧化膜层表面形貌、厚度、耐蚀性、摩擦磨损性能和结合力的影响．实验结果表明，随着氧化时间和电流密度的增大，在铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜层表面微孔的数量减少，但微孔直径和表面粗糙度增大．微弧氧化膜层的厚度约为4-16μm；膜层与基体的结合力均在20N以上．微弧氧化膜层的耐磨性和耐蚀性随氧化时间和电流密度的增大呈先升高后降低的趋势．镁合金在铝酸盐体系中微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0．20A／cm^2.     

乳酸钠对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在NaAlO2、KH2PO4复合体系中添加不同浓度的乳酸钠对镁合金进行微弧氧化处理,研究了陶瓷层生长速率随乳酸钠浓度的变化规律,并对陶瓷层采用扫描电镜进行表面形貌观察;利用X射线衍射仪对膜层相组成进行分析,用电化学工作站进行动电位极化曲线测试.结果表明:乳酸钠浓度为3 mL/L时所获得的膜层致密性较好并具有最佳的耐蚀性.     

电解液中Li2SO4对ZAlSi12合金微弧氧化膜特性的影响

采用微弧氧化技术在ZAlSi12合金表面制备氧化膜,研究了Li2SO4的加入对微弧氧化膜性能的影响.随着电解液中Li2SO4含量增加,试样表面氧化膜变厚且粗糙.X射线衍射分析表明,微弧氧化膜主要由A12O3相和莫来石相组成.加入Li2SO4且经微弧氧化处理得到的试样耐腐蚀性能优于未经微弧氧化处理的试样.     

Ti基体上形成微弧氧化膜组成和结构的研究

在甘油磷酸钙和醋酸钙电解液中采用直流电源对纯Ti进行了微弧氧化.采用微弧氧化方法所制备的氧化膜具有粗糙多孔的结构,且微孔直径随着电压的增加而增大.AES分析表明在基体与氧化膜界面发生了扩散,从基体钛到氧化膜的表面氧的浓度逐渐增大,钛的浓度逐渐减小.XPS分析表明氧化膜的组成随着所施加的微弧氧化电压而改变,微弧氧化电压为200 V时TiO2、Ti2O3和TiO占Ti的原子百分比分别为72.61%、22.08%和5.31%;当微弧氧化电压为350 V时氧化膜表面Ti元素只由TiO2、Ti2O3,组成,且占Ti的原子百分比分别为85.48%、14.52%.     

不同电压下CrO3对镁合金微弧氧化膜的影响

在硅酸盐体系电解液中加入CrO3制备微弧氧化膜,并研究不同电压下CrO3对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响.结果表明:硅酸盐系电解液中CrO3的加入使膜层中生成新的物相MgCr2O4,该物相具有尖晶石结构,有利于提高膜层的耐蚀性,且CrO3加入后获得绿色的微弧氧化膜,其中起显色作用的物质就是MgCr2O4.随着CrO3...     

铝合金微弧氧化陶瓷膜的微观结构和耐蚀性

采用非对称方波输出模式的恒流交流电源,利用微弧氧化方法在铝合金表面沉积Al2O3陶瓷膜,考察了微弧氧化工艺参数(电流密度、处理时间)对膜层微观结构和耐蚀性的影响.结果表明:工艺参数对膜层组织结构和性能的影响存在较佳的范围,即氧化时间为15-20min,电流密度在20A/dm2左右;氧化时间过短时,试样表面存在陶瓷膜未完全覆盖的区域,而当电流密度过大时,膜层表面将会出现大量的显微裂纹,导致膜层性能大幅度降低;在恒流非对称方波输出模式下,工艺参数对膜层的相组成影响不大,微弧氧化膜层由晶态Al2O3和非晶态Al2O3组成.     

添加剂对AZ31B镁合金氧化膜性能的影响

在由NaOH、H3BO3、Na2B4O10组成的电解液中,研究了不同添加剂Na2SiO3和NaAlO2对AZ31B镁合金阳极氧化膜性能的影响.通过电压-时间曲线、Cass盐雾试验、SEM和动电位极化曲线等方法检测和观察阳极氧化膜性能和表面形貌.结果表明:两种阳极氧化膜表面均为多孔结构,电解液中添加Na2SiO3获得的氧化膜表面微孔分布均匀,孔径更小;与AZ31镁合金基体相比,其耐蚀性均有不同程度的提高,Na2SiO3添加后膜层的耐蚀性优于NaAlO2.     

频率和占空比对镁合金微弧氧化的影响

采用涡流测厚仪、扫描电镜、能谱仪、电化学工作站等,研究了频率和占空比对镁合金微弧氧化膜的厚度、表面形貌和耐蚀性的影响规律。结果表明,随频率的增大,膜层厚度变化不大,但是表面孔径和表面粗糙度都减小,耐蚀性增强;随着占空比的增大,膜层厚度有所增加,表面孔径和表面粗糙度增大,耐蚀性呈先增强后下降的趋势。     

Corrosion mechanism of micro-arc oxidation treated biocompatible AZ31 magnesium alloy in simulated body fluid

The rapid degradation of magnesium(Mg) based alloys has prevented their further use in orthopedic trauma fixation and vascular intervention,and therefore it is essential to investigate the corrosion mechanism for improving the corrosion resistance of these alloys. In this work, the effect of applied voltage on the surface morphology and the corrosion behavior of micro-arc oxidation(MAO) with different voltages were carried out to obtain biocompatible ceramic coatings on AZ31 Mg alloy. The effects of applied voltage on the surface morphology and the corrosion behavior of MAO samples in the simulated body fluid(SBF) were studied systematically. Scanning electron microscope(SEM) and X-ray diffractometer(XRD)were employed to characterize the morphologies and phase compositions of coating before and after corrosion. The results showed that corrosion resistance of the MAO coating obtained at 250 V was better than the others in SBF. The dense layer of MAO coating and the corrosion precipitation were the key factors for corrosion behavior. The corrosion of precipitation Mg(OH)2and the calcium phosphate(Ca–P) minerals on the surface of MAO coatings could enhance their corrosion resistance effectively. In addition, the mechanism of MAO coated Mg alloys was proposed.     

镁合金微弧氧化-涂装体系的研究

提出了一种镁合金/微弧氧化膜/有机涂层的镁合金防护体系.在以硅酸钠为主的复合溶液中,利用双向对称脉冲电压在阴、阳极镁合金表面同时微弧电沉积陶瓷膜.利用盐雾实验比较了以镁合金微弧氧化膜为基底并涂覆环氧底漆和聚胺脂丙烯酸面漆的试样与镁合金/微弧氧化膜/有机硅、镁合金/微弧氧化膜/溶胶凝胶涂装试样的耐蚀性,并利用盐雾实验与交流阻抗谱相结合跟踪对比分析了镁合金/有机涂层、镁合金/铬酸盐转化膜/有机涂层、镁合金/微弧氧化膜/有机涂层的屏蔽性能.结果表明:采用溶胶凝胶、有机硅和有机涂层对微弧氧化膜进行涂装的方法均可进一步提高镁合金的耐蚀性,其中镁合金/微弧氧化膜/有机涂层试样可承受480h以上的中性盐雾实验,且其介质屏蔽性能优于镁合金/有机涂层和传统的镁合金/铬酸盐转化膜/有机涂层防护体系.     

Improvement in the protective performance and adhesion of polypyrrole coating on AZ31 Mg alloys

The electrochemical synthesis of polypyrrole (Ppy) coating on AZ31 magnesium alloy was successfully achieved in a solution containing sodium salicylate and monomer of pyrrole through cyclic voltammetry technique. The effect of potential range, passivation pretreatment and number of cycles of polymerization on the quality and protective performance of the coatings was evaluated using surface analysis and electrochemical techniques. Through taking the advantage of charge transfer resistance, current density, corrosion potential, optical microscopy images and SEM micrographs, the optimum condition of synthesis of a Ppy coating with the best adhesion and corrosion protection was determined. The optimal PPy coating synthesized over AZ31 increases the polarization resistance and decreases the corrosion current more than one order of magnitude and shift the corrosion potential about 200 mV toward nobler potentials. The SEM studies showed that Ppy coating have cauliflower morphology of Ppy grains with a diameter ranging from 20 nm to 60 nm.     

电压对纯镁微弧氧化膜层电化学腐蚀行为的影响

采用循环伏安(CV)、动电位极化(Tafel)和电化学阻抗谱(EIS)技术、结合纯镁微弧氧化膜微观形貌,研究电压对膜层电化学腐蚀行为的影响.结果表明:电压对膜层耐蚀性影响显著,随着电压升高,膜层耐蚀性增强,这是因为较厚的膜层厚度为抵御腐蚀介质的侵蚀提供了良好的物理屏障.在整个腐蚀试验过程中,高电压下制备的膜层经历三个阶段:腐蚀介质逐渐渗入膜层,腐蚀介质渗透膜层到达膜基面侵蚀基体,腐蚀产物填充微孔和微裂纹等缺陷.相比而言,低电压下制备的膜层随着浸泡时间的延长,膜层外部疏松层和内部致密层的电阻均逐渐减小,致使耐蚀性降低,最终膜层完全失效.     

微弧氧化法制备镁基羟基磷灰石/碳纳米管复合生物涂层及其性能研究

 通过化学沉淀法制备了羟基磷灰石/碳纳米管纳米(HA/CNTs)复合粉体,并作为电解液的添加剂,采用微弧氧化方法(MAO)制备了镁合金表面MAO/HA/CNTs 复合活性涂层。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和电化学工作站,研究所制备的复合粉体的形貌和物相组成、复合粉体对微弧氧化涂层表面形貌和在模拟体液(SBF)中耐腐蚀性能和生物活性的影响。结果表明,所制备的HA/CNTs 复合粉体结晶良好,无其他杂质相;复合粉体在微弧氧化过程中沉积在样品表面,对微弧氧化涂层起到封孔作用。MAO/HA/CNTs 样品的腐蚀电位为-1.50 V,经过30 天的SBF 浸泡后,表面沉积了大量的亚微米级别的颗粒沉积物,相比于镁基体和MAO 样品具有更好的生物活性和耐腐蚀性。     

镍基纳米Al2O3粉末复合电刷镀镀层的耐磨性

为了进一步提高刷镀层的耐磨性 ,在 4 5 #钢基体上刷镀含有纳米 Al2 O3粉末的镍基复合镀层。通过光学金相显微镜、扫描电子显微镜对镀层显微组织进行分析 ,用显微硬度计测定了镀层和基体的硬度 ,在 SRV磨损试验机上进行了磨损试验 ,用表面形貌仪测量了镀层磨损量。试验结果表明 ,加入纳米 Al2 O3粉末的复合镀层的硬度要比单纯的致密镍镀层的硬度高。随着纳米 Al2 O3粉末加入量的增加 ,复合镀层硬度逐渐提高。含纳米 Al2 O3粉末的镍基复合镀层与单纯致密镍镀层相比 ,具有更高的耐磨性 ,将有广泛的应用前景。     

含氯离子环境下锌铝伪合金涂层的耐蚀性及电化学特性

采用盐雾试验和电化学阻抗谱测试技术研究了纯锌和锌铝伪合金涂层在含氯离子环境中的腐蚀行为和电化学特性,通过扫描电镜、X射线物相分析等手段研究了原始涂层及腐蚀后的表面形貌和腐蚀产物的相结构,并对两种涂层的腐蚀机理进行了初步的探讨.随着盐雾时间的增加,纯锌涂层表面逐渐生成疏松多孔的胞状腐蚀产物层,主要腐蚀产物为Zn5(OH)8-Cl2H2O、ZnO和Zn5(CO3)2(OH)6,盐雾试验达到768 h后腐蚀产物层局部区域发生龟裂.锌铝伪合金涂层表面生成致密的腐蚀产物层,主要为Zn5(OH)8Cl2H2O、Zn0.71Al0.29(OH)2(CO3)0.145.xH2O及ZnAl2O4.电化学阻抗谱测试结果表明:随着盐雾时间的延长,两种涂层的电荷转移电阻均逐渐增大,但锌铝伪合金涂层的阻抗要明显大于纯锌涂层,表现出了更好的耐蚀性.     

电弧喷涂铝及铝-锌涂层在动态腐蚀介质中的耐蚀性研究

对钢铁基体表面电弧喷涂铝及铝锌涂层进行了动态腐蚀实验 ,以失质量法计算了腐蚀速度 ,并探讨了腐蚀机理。采用SEM对铝及铝锌涂层腐蚀前后的外表形貌进行了观察 ,并对铝及铝锌涂层表面进行了能谱分析 ,采用电化学系统测试了涂层的自腐蚀电位。实验结果表明 ,在 3 %NaCl水溶液中铝涂层的耐蚀性优于铝锌涂层 ;其原因是铝涂层表面上氧化膜的自愈能力及自腐蚀电位高于铝锌涂层。研究还表明 ,铝及铝锌这些阳极涂层不仅能有效地保护它所覆盖的钢铁表面 ,还能保护暴露于腐蚀介质中的钢铁基体表面。在铝、铝锌涂层上刷涂有机涂料 ,有机涂料能渗透到金属涂层的孔隙中 ,将孔隙封闭。同时 ,有机涂层和金属涂层能构成复合涂层 ,其防腐效果更佳