铝合金微弧氧化技术

介绍了铝合金的微弧氧化技术的研究现状,阐述了在电解液中高压脉冲电场作用下铝合金表面Ａｌ２Ｏ３陶瓷层于不同时间段的形成条件和生成机理,及与现行铝合金表面处理工艺相经可能应用的领域。     

铝合金镁合金微弧氧化陶瓷层的形成机理及性能

利用扫描电镜(SEM)、盐雾腐蚀试验及对比磨损试验等分析手段研究了铝合金、镁合金微弧氧化陶瓷层的形成机理、镁合金微弧氧化陶瓷层耐蚀性及铝合金微弧氧化陶瓷层耐磨性。研究结果表明,镁合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性优于铬化处理,铝合金微弧氧化陶瓷层的耐磨性优于电镀硬铬涂层。     

铝合金微弧氧化量热分析

铝合金微弧氧化量热分析薛文彬，邓志威，来永春，汪新福，陈如意（北京师范大学低能核物理研究所，国家教委射线束材料工程开放实验室，１００８７５，北京；第一作者２７岁，男，硕士）关键词铝合金；微弧氧化；微等离子体；量热分类号ＴＧ１７４．４５微弧氧化是一种直...     

微弧氧化制备功能性陶瓷膜的研究

微弧氧化又称阳极火化沉积技术或等离子体增强电化学陶瓷化技术。微弧氧化是一种新颖而效率高的表面处理技术。虽然近些年来人们对其进行了大量的研究,但是这些研究几乎全部集中于对陶瓷层的性能评价、表征与测试等方面。在微弧氧化陶瓷层生长特性的研究中系统介绍了微弧氧化过程中电学参量、陶瓷层厚度、表面粗糙度、相组成以及微观结构等陶瓷层特征随时间的演变情况。     

负脉冲对铝合金微弧氧化的影响

采用自行研制的100 kW大功率微弧氧化电源设备,对LY12铝合金进行表面处理。研究了加载不同个数负脉冲时,铝合金微弧氧化处理过程中电压、电流的变化规律,并利用涡流测厚仪和表面粗糙度仪对陶瓷层的生长厚度及表面粗糙度进行测量。试验结果表明:随着负脉冲个数的增加,负电流值也随之增加;负脉冲个数越多,陶瓷层的生长时间越短,相反溶解时间越长;在相同处理时间内,陶瓷层的生长厚度和表面粗糙度均随负脉冲个数的增加而降低。该现象与负脉冲加载过程中陶瓷层的溶解反应相关。     

电参数和反应时间对微弧氧化热障陶瓷层制备的影响

为解决传统活塞顶部防护技术存在的操作复杂、成本较高和可维修性较差的问题,探索利用微弧氧化技术在铸造铝合金(ZL109)试样表面制备热障陶瓷层,以抵抗活塞顶部受到的热冲击和高温腐蚀.在前期研究工作基础上,重点研究电源频率、占空比和反应时间对热障陶瓷层制备的影响.实验表明:在电源频率为400 Hz、占空比为40％、反应时间...     

铝合金微弧氧化陶瓷膜研究

在硅酸盐电解液中采用微弧氧化法在2024铝合金表面形成氧化物陶瓷膜.分别用扫描电镜、X射线衍射仪研究了陶瓷膜的组织形貌和相组成.相对致密均匀的膜层主要由α-Al2O3,γ-Al2O3和少量的非晶相物质组成.陶瓷层纳米硬度从内部到外部呈下降趋势.     

电参数对铝合金微弧氧化陶瓷层结构特性的影响

采用微弧氧化技术,利用Na2SiO3-NaOH-(NaPO3)6溶液,在LY12表面形成了微弧氧化陶瓷层.研究了微弧氧化电参数:电流、占空比、频率对陶瓷层的生长速率、组织形貌的影响.结果表明,大电流密度虽有利于陶瓷层生长,但不利于致密型陶瓷层的制备;占空比和频率对陶瓷层生长速度无明显影响,但占空比越小、脉冲频率越大,陶瓷层表面形成的微孔也较小,陶瓷层较为致密.     

单脉冲能量对铝合金微弧氧化陶瓷层性能的影响

单脉冲能量是影响微弧氧化工艺过程及氧化陶瓷层性能的重要因素。在恒压模式下,通过改变脉冲频率和占空比实现对单脉冲能量大小的控制,系统研究了单脉冲能量对铝合金微弧氧化陶瓷层的厚度、表面显微硬度、以及表面和截面形貌等的影响规律。结果表明:随着单脉冲能量的增大,微弧氧化陶瓷层厚度呈增大趋势;表面显微硬度呈先增大后减小趋势;陶瓷层表面形貌趋于凸凹不平,表面粗糙度逐渐增大。     

影响铝合金微弧氧化成膜效率的因素分析

为了解决目前微弧氧化技术中存在的高电能消耗及低处理效率问题,采用低能耗微弧氧化工艺在铝表面制备氧化物陶瓷膜层,测量并分析电解液成分和质量密度、工艺条件对成膜效率的影响,研究了影响铝合金微弧氧化成膜效率的因素和作用机理,提出了降低工艺能耗的技术途径.结果表明:通过改变添加剂成分和质量浓度、脉宽、峰值电压和处理时间等工艺参数可以有效提高陶瓷膜层沉积效率.在制备过程中平均电流密度均能控制在1 A/dm2以下,平均单位成膜效率为2.8~3.2 kW.h/(m2.μm),获得膜层厚度为25~30μm.所制备的氧化铝陶瓷层的相结构、厚度、粗糙度和硬度等参数与通常微弧氧化技术制备的陶瓷膜相似.     

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.     

工作电压对微弧氧化6061铝合金耐腐蚀性能的影响

【目的】为提高铝合金的耐腐蚀性能,采用交流恒压微弧氧化方法在6061铝合金表面制备金属陶瓷涂层并研究了工作电压对涂层性能的影响。【方法】采用XRD分析、SEM微观组织形貌观察、交流阻抗(EIS)测试和涂层厚度分析等方法,测试工作电压对涂层生长、物相组成、耐腐蚀性能等的影响,分析其影响机理。【结果】6061铝合金微弧氧化涂层表面为疏松多孔的火山口喷射形貌,当工作电压小于450V时,涂层的厚度随着工作电压的增加而增大,火山口状放电孔数增加,涂层主要相为β?Al2O3和少量α?Al2O3;工作电压大于450V后,火山口状放电孔数减少而孔径增大,并且工作电压增大到500V时涂层开始出现微裂纹,耐腐蚀性先增强后减弱。【结论】工作电压为450V时制备的涂层,疏松层放电微孔电阻Rp和基体金属腐蚀反应的电荷转移电阻Rct分别为2.875×106Ω·cm2和7.575×106Ω·cm2,比制备的其他涂层具有更好的耐腐蚀性能。     

铝合金微弧氧化陶瓷膜的组织与性能研究

利用等离子体微弧氧化工艺在LY12合金表面制备了陶瓷膜,对陶瓷膜微观组织结构、力学性能进行了分析。结果表明,陶瓷膜具有内部致密层和外部疏松层两层结构,膜层与铝基体为冶金结合。陶瓷膜的硬度和弹性模量硬度和弹性模量最大可分别达到25 GPa和300 GPa,陶瓷膜经300℃—15℃热冲击循环40次无裂纹、无膜层脱落现象。黑色陶瓷膜与轴承钢在空气中的摩擦系数为0.25—0.37,表现出良好的耐磨性能。     

工具钢表面激光熔覆耐磨性试验研究

使用5kWCO2激光器对9SiCr工具钢表面进行Co基和Ni基合金熔覆处理·利用销盘式摩擦试验机对激光熔覆表面和Q235配副进行干摩擦和油润滑试验,通过扫描电镜研究了熔覆层表面磨损形貌并分析了干摩擦和润滑条件下磨损机理·试验结果表明,熔覆区磨损形式主要是磨粒、粘着磨损·干摩擦时,Ni合金熔覆层比Co合金耐磨性要好;润滑条件下,两种合金的耐磨性比干摩擦时都有很大提高     

提高高铝锌合金高温性能及耐磨性的研究

以高温硬度作高温强度和耐磨性的参考评价指标，试验研究了铝，铜，硅，锰等含量对高铝锌合金高浊硬度的影响，并由此而研究出Ｚｎ－Ａｌ４３，型高铝锌合金的耐磨性优于高强度锌合金ＺＡ２７和挤压加工铝青铜ＱＡｌ１０－３－１．５，故有可能进一步扩大高铝锌合金的应用范围。     

火焰喷焊件喷焊层耐磨性的研究

通过工艺试验、耐磨试验和显微组织观察分析，研究了火焰喷焊件的耐磨性，结果表明喷焊层中起耐磨作用的主要是弥散分布在整个喷焊层内的硬质相．喷焊合金的耐磨性与硬质相的硬度成正比．建议对喷焊合金标注基体硬度和主要硬质相硬度两个硬度值．     

陶瓷刀具硬态车削铁基烧结合金的磨损性能

通过对Al2O3／(W，Ti)C陶瓷刀具硬态车削铁基烧结合全的试验研究，分析了刀具的磨损特性及机理，探讨了切削参数、材料特性对刀具磨损的影响．结果表明：Al2O3基陶瓷刀具是硬态车削铁基烧结合金的一种较理想的刀具材料，其主要磨损机制为伴随有微崩刃和剥落的磨粒磨损和粘附磨损；当切削速度过高时，刀具的破损为主要失效形式．     

镁合金微弧氧化膜层结构

在硅酸盐碱性溶液中，采用恒电流控制模式，在电流密度为20A／dm^2时，以镁舍金AZ91为基体制备微孤氧化薄膜。利用X射线衍射分析手段对制得的微孤氧化膜层进行相结构分析，通过扫描电子显微镜对氧化膜层的表面、横截面及断口等进行研究，还探讨了表面疏松层和致密层的形成机制。研究结果表明：制得的镁舍金微孤氧化膜由MgO，MgSiO3和MgAl2O4等相组成；微孤氧化膜层由表面疏松层和致密层构成；镁合金微孤氧化形成的表面疏松层为多孔结构，这种孔呈网络结构分布；而形成的致密层结构非常致密，没有发现孔洞，而且它和基体的结合非常紧密；表面疏松层和致密层是经过“成膜→击穿→溶化→凝固→烧结……”等一系列循环过程形成的。     

医用Ti6Al7Nb合金氧化行为及其磨损性能

为提高生物医用Ti6Al7Nb合金表面的耐磨损性能,研究了在500~800℃空气中的热氧化行为以及其改善的磨损性能.研究结果表明:500~600℃氧化速率低,表面硬度较基体变化不大.在750℃以上,氧化速度增加,氧化动力学遵从抛物线规律,氧化物主要由TiO2和少量Al2O3组成.在800℃时,氧化物颗粒长大,氧化层疏松,极易剥落.综合考虑硬化层深度和氧化时间,得出最佳热氧化工艺参数为750℃氧化8 h.在此工艺下处理的钛合金表面硬度达到1 047 HV,耐磨性是原合金材料的280倍.分析了合金氧化后耐磨损性能的提高机制.     

AZ91D镁合金在不同电解液体系中的微弧氧化行为

在3种不同电解液体系中,对AZ91D镁合金表面分别进行微弧氧化处理而得到氧化物陶瓷膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其表面形貌和相组成进行分析,利用划痕仪测试氧化膜与镁合金基底的结合强度,并用电化学工作站分析氧化膜在模拟人体体液中的腐蚀性能.结果表明:在不同电解液体系中所获氧化膜的表面结构和组成不同;随着氧化时间的延长,微弧氧化涂层与基底的结合力先逐渐增加而后趋缓;微弧氧化处理可明显提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能.