钛合金微弧氧化工艺参数与陶瓷膜〖KH*2〗数学模型的建立及实验研究

 建立钙磷电解液体系下微弧氧化工艺参数与陶瓷膜特性相关的数学模型,微弧氧化工艺参数（电源电压U_m、电流密度J、占空比η、溶液电导率、阳极氧化膜气体介电常数等）与陶瓷膜表面形貌、厚度、电流响应有一定关系.在钙磷电解液体系下,通过实验考察电解液强电解质NaOH浓度对陶瓷膜特性的影响,测试电压模式下电流响应曲线.实验表明:电压模型下,陶瓷膜在40s左右成膜;膜表面形貌受NaOH浓度影响较大;低浓度下模型模拟电流响应曲线与实验结果吻合性较好,可为钙磷电解液体系下确定适宜的NaOH浓度提供参考依据.     

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.     

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.     

电解液温度对镁合金微弧氧化成膜过程的影响

采用硅酸钠体系溶液,制备镁合金微弧氧化陶瓷层.研究电解液温度对镁合金微弧氧化起弧电压、陶瓷层厚度以及微弧氧化膜层表面形貌的影响.结果表明,随着电解液温度的升高,镁合金微弧氧化的起弧电压降低,陶瓷层厚度和膜层上孔洞的尺寸增大.适当地升高电解液的温度可以提高生产效率,但是电解液的温度不能过高,否则会影响膜层的质量.     

Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.3Si合金微弧氧化处理工艺研究

通过研究微弧氧化的工艺条件,制备具有生物活性的陶瓷膜,得到适宜于制备多孔生物活性膜的电解液配方,其中(CH3COO)2Ca?H2O的浓度为0.1mol/L、NaH2PO4?2H2O的浓度为0.06~0.2 mol/L,脉冲电压为400V~500V。结果表明,随电解液浓度的增加,起弧电压降低,陶瓷层孔隙率最大达到17.58%,脉冲电压在400V~500V之间时,表面涂层中锐钛矿相TiO2最大,且无微裂纹产生。采用该微弧氧化工艺,合金表面制备的陶瓷膜具有分布均匀的多孔结构。     

基于80C196KC的大功率微弧氧化电源控制系统的研究

针对镁合金表面处理对参数调节和效率的要求,研制了大功率微弧氧化电源控制系统,该系统以80C196KC为核心,对整个系统的动作程序和工艺参数进行控制,电源实现了双向不对称脉冲输出和在大电流、高电压工况下主要参数的一定范围调节.硬件电路与软件设计中采用有效的抗干扰措施,使整个控制系统稳定、可靠.实验结果表明,该系统可以满足微弧氧化工艺的要求,实现微弧氧化的自动化.     

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.     

镁合金微弧氧化着色膜层的制备与研究

利用微弧氧化着色技术对镁合金进行表面处理研究,以不同的弱碱性主盐进行微弧氧化着色反应,研究不同主盐组分对氧化膜颜色的影响,在微弧氧化着色反应过程中,不同电解液的浓度、反应时间对微弧氧化膜的颜色的影响。通过研究发现当偏铝酸钠的浓度为10g/L,偏钒酸铵的浓度为2g/L时,可制备出绿色的陶瓷膜层;在偏铝酸钠-高锰酸钾体系溶液中,当偏铝酸钠的浓度为10g/L,高锰酸钾的浓度为0.3g/L时,可制备出黄色的陶瓷膜层。     

AZ91D铸造镁合金交流脉冲双极微弧电沉积陶瓷膜

利用交流脉冲方法在AZ91D铸造镁合金表面成功实现阴、阳极微弧电沉积陶瓷膜,并使用SEM和xRD等手段对陶瓷膜的厚度、组织形貌、成分、结构和耐蚀性作了相应研究分析.结果表明,应用交流脉冲方法不仅能够在AZ91D铸造镁合金上实现阴、阳双极微弧电沉积陶瓷膜,同时在阴、阳极陶瓷膜中电沉积有稀土元素Ce.通过比较动电位扫描极化曲线和交流阻抗分析发现阴、阳极微弧氧化处理后AZ91D镁合金的耐蚀性得到显著提高.     

AZ71-Gd镁合金压铸件微弧氧化处理工艺研究

采用硅酸盐体系对AZ71-Gd镁合金压铸件进行了微弧氧化处理,研究了工艺参数和溶液成分对微弧氧化膜性能的影响,确定了硅酸盐体系中进行微弧氧化处理的最佳工艺方案为：微弧氧化电流1．5A／dm2,氧化时间15min,电解液温度35℃,硅酸钠12g/L,氢氧化钠2g/L,氟化钾4g/L,有机醇WOH6mL／L。     

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.     

镁合金微弧氧化过程控制与监测系统

为提高微弧氧化效率,建立适应工业化生产的电源参数数据库,以自行研制的大功率微弧氧化电源为平台开发一套过程监控系统,实现对实验过程中各个过程的准确控制及详细的参数设置.以提出的微弧氧化3阶段和微弧放电的4过程理论为基础,分别在恒电压增量和恒定电流2种模式下进行工艺试验,给出一组能够适合多数型号镁合金微弧氧化的工艺参数.VB编写的控制软件利用串口与硬件通讯,实现对硬件的控制及对实验过程数据的采集、处理并实时动态显示.     

微弧氧化处理提高AZ31B镁合金搅拌摩擦焊焊缝的耐蚀性

为提高镁合金焊接接头的耐蚀性,对6mm厚的AZ31B板材搅拌摩擦焊焊缝进行微弧氧化处理,并研究焊缝的微观组织、截面显微硬度及其微弧氧化前后的耐蚀性.结果表明:接头的微观组织明显分为3个区域:焊核区、热机械影响区及热影响区,并且接头整体硬度低于母材,焊接时焊核部位出现软化现象,导致其硬度最低.盐水浸泡实验和电化学测试表明,微弧氧化前焊缝的耐蚀性低于母材,经过微弧氧化处理后,焊缝表面形成一层致密光滑的陶瓷膜,极大提高其耐蚀性.并且,经同工艺微弧氧化处理后,焊缝表面微弧氧化膜要比母材的微弧氧化膜厚.     

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.     

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.     

钛金属表面微弧氧化的电击穿行为

通过研究微弧氧化时电极表面的电压和击穿电压与时间、溶液浓度及施加电流密度的关系,考察了钛金属在不同电解质溶液中微弧氧化时电极的表面电击穿行为.结果表明:微弧氧化过程中电极电压随时间呈不规则的锯齿型变化;在两种电解质溶液中,溶液浓度越大,电压越低;陶瓷膜表面的击穿电压随着电解质溶液浓度的增加呈指数规律衰减;电解质溶液浓度一定时,击穿电压与微弧氧化时所施加的电流密度没有明显关系.     

Ti6Al4V钛合金微弧氧化工艺研究

采用直流稳压电源,选用3种不同PH值的碱性微弧氧化电解液,在Ti6Al4V钛合金表面制备微弧氧化膜层;应用扫描电子显微镜分析微弧氧化膜层形貌特征。结果表明,钛合金微弧氧化膜层表面凹凸不平,带有微米级和亚微米级的孔洞,孔洞周围呈现火山丘状形貌特征;微弧氧化电解液PH值越大,火花放电时间越长;在给定电压条件下,电解液PH值越大,微弧氧化膜层厚度越大。     

微弧氧化锻铝表面形成陶瓷膜的工艺研究

用自行研制的微弧氧化电源在锻铝表面生成了氧化物陶瓷膜.观察了膜层表面形貌,测试了表面硬度,探讨了微弧放电对陶瓷膜和基体性能组织的影响.结果表明：锻铝表面的陶瓷膜随氧化时间的延长而增厚,但随氧化时间的继续增加膜层不再增厚;陶瓷膜的表面硬度是基体硬度的10倍以上,大大提高了材料表面的耐磨、耐蚀特性.     

自润滑微弧氧化复合膜层研究进展

微弧氧化是一种在阀金属表面形成氧化物陶瓷膜层,进而提高阀金属耐磨耐蚀性能的表面处理技术.然而,传统微弧氧化膜层不具有自润滑性能,其粗糙多孔的表面微观结构常使该膜层呈现较高的摩擦系数,这极大限制了微弧氧化技术在摩擦学领域的应用.为此,将微弧氧化膜层与具有自润滑性能的材料相复合,获得自润滑微弧氧化复合膜层的技术近年来得到了...     

电解液体系对镁合金微弧氧化涂层的影响

采用3种电解液体系对AZ91镁合金进行微弧氧化（MAO）处理。通过扫描电子显微镜和能量色散光谱观察涂层的表面形貌和元素组成,利用X射线衍射仪对涂层物相进行分析。同时,通过比较不同电解液体系微弧氧化涂层的粗糙度、润湿角和结合力来评估其特性,并利用极化曲线评价其耐蚀性能。此外,还使用模拟体液（SBF）浸泡实验来评估涂层的生物降解性能。结果显示：微弧氧化涂层具有良好的结合力;不同电解液体系处理得到的涂层在表面形貌和物相上存在差异,其中磷酸盐体系和硅酸盐体系具有较高粗糙度,而铝酸盐体系则具有较低粗糙度;此外,在各个系统中,磷酸盐体系呈现最小的润湿角值,而铝酸盐体系呈现最大值;这些差异导致了磷酸盐体系涂层耐蚀性最强,硅酸盐体系涂层次之,铝酸盐体系涂层耐蚀性最差;模拟体液浸泡21 d后的涂层表面产生了开裂,但耐蚀性得到了提高,这归因于浸泡过程中腐蚀产物和钙磷盐沉积物对于涂层的覆盖作用。