镁合金无铬表面处理工艺研究

以压铸镁合金AZ91D为基体,用锰酸盐、锡酸盐、钒酸盐分别在其表面制备出无铬化学转化膜.利用中性盐雾试验和极化曲线法测试转化膜的耐蚀性,使用划格法测试转化膜对有机涂层的附着力,用扫描电镜、能谱仪研究转化膜的形貌和成分.结果表明,三种无铬表面处理法能提高镁合金的耐蚀性和涂层的结合力,且处理效果接近铬酸盐法.     

两种新型大功率LED封装电极层的比较

为了提高半导体发光二极管封装的可靠性与焊接性能,避开传统的电极层陶瓷/金属的机械性能匹配问题,设计了两种电极层的结构:一种是多层膜系结构,另一种是氧化铟锡(ITO)薄膜.研究发现:多层膜系结构的电阻率为3×10-6 Ω·cm,平均抗拉强度为4.22 MPa,膜层表面缺陷较少, 致密性好,焊接性能好;ITO薄膜在紫外辐照条件下制备样品的电阻率、表面形貌和生长取向明显优于未经紫外辐照的样品,在线紫外辐照下最低方阻为5 Ω,电阻率为2.5×10-4 Ω·cm,平均抗拉强度为5.3 MPa ,表面缺陷少,致密度好,趋于[222]晶面的择优取向.多层膜系结构的电阻率明显优于ITO薄膜,但平均抗拉强度不如ITO薄膜.     

航空镁合金稀土化学转化技术

以"稀土盐"代替传统"铬酸盐"进行航空镁合金表面化学转化处理,用金相显微镜对稀土转化膜表面形貌进行观察,通过极化曲线和浸泡挂片试验对基体试样和膜层试样进行模拟腐蚀试验。实验表明,室温条件下,在3g/L CeCl3·H2O、5g/L KMnO4等物质组成的稀土盐转化液中进行化学转化处理,镁合金试样表面生成一层黄褐色转化膜,且该膜层具有很好的耐蚀性能。用化学热力学原理对稀土盐化学转化膜组成及膜形成过程进行分析,研究表明,稀土盐化学转化膜层的成分有MgO、CeO2、MnO2、Mg(OH)2和Ce(OH)4等物质。在稀土盐化学转化初期,试样增重率随时间快速增长,化学转化进行到30min时,试样增重率几乎不变。     

调制周期数对Mo/AZO成分调制多层膜透光、反光特性以及电性能的影响

采用射频(RF)和单极中频脉冲直流(UMFPDC)磁控溅射技术,在300℃下制备了Mo/AZO成分调制多层膜。测试结果表明,Mo/AZO成分调制多层膜以(002)为取向的六方纤锌矿型ZnO结构为主;薄膜中Mo的化学态随薄膜厚度而变化,当薄膜厚度为1.67 nm时,Mo除单质态外,还存在部分+4和+5的离子价态,当薄膜厚度降至0.83 nm时,已无单质态Mo;调制周期数对成分调制多层膜的透光、反光特性以及电性能影响显著,当调制周期数为3时,Mo/AZO成分调制多层膜的综合性能达到最佳,电阻率、霍尔迁移率和载流子浓度分别为8.64×10^-4Ω·cm、8.78 cm²/(V·s)和8.23×10²⁰ cm^-3。在保持金属层、半导体层总厚度不变的情况下,通过改变调制周期数可以增加薄膜的光学透过率并可在较宽范围内调节多层膜的综合性能,这为制备综合性能优异的金属/半导体型透光导电薄膜提供了一条切实可行的途径。     

转化时间对镁合金表面铈转化膜的影响

以0.02 mol/L的Ce(NO3)3和2.92 g/L的强氧化剂H2O2为原料,采用浸泡法在镁合金(AZ91)表面制备铈转化膜。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射(XRD)对转化膜进行检测,实验结果表明:Ce在转化膜中主要以Ce(OH)3和CeO2的形式存在,当转化时间为10,15,20和25 min时,Ce在转化膜中的质量分数分别为2.21%,3.89%,10.03%和12.95%,转化时间小于20 min时,转化膜的耐腐蚀性能逐渐提高,大于20 min时,转化膜的耐腐蚀性能开始下降。     

镁合金表面微弧氧化防护处理的研究

采用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备防护膜层,利用SEM、XRD等手段研究不同添加剂对微弧氧化膜层形貌和相成分的影响,并对基体和膜层进行了耐蚀性比较。结果表明:在硅酸钠系电解液中制备的微弧氧化膜层主要由MgO、Mg2SiO_4、MgAl_2O_4及Mg组成。添加Na F所制备的膜层综合性能最好。膜层在3.5%NaCl溶液中腐蚀72h后,表面未出现明显的腐蚀坑,说明该膜层可以提高镁合金基体的耐蚀性能。     

超重力法制备的LDH涂层对镁合金耐蚀性的提升作用

采用超重力法在旋转填充床（RPB）中制备富马酸根与柠檬酸根复配插层的层状双氢氧化物（LDH）浆液,然后进行水热处理,在AZ31镁合金表面生长出富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层。利用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对LDH粉末进行表征,利用X射线光电子能谱仪（XPS）对AZ31镁合金表面的LDH涂层进行表征,结果证明成功制备出富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层。使用场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察LDH涂层的外观形貌,通过电化学试验测试了生长LDH涂层的AZ31镁合金的耐腐蚀性能,结果表明,采用超重力法制备的含有富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层表面生成完整、致密的覆盖层,几乎看不到簇立状的LDH片。与共沉淀法相比,使用超重力法制备的LDH涂层,其动电位极化曲线拟合出的腐蚀电位更大,腐蚀电流密度更小。在3.5% NaCl溶液中浸泡96 h后,采用超重力法制备的含有富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层的阻抗值R_ct为56.69kΩ·cm²,大于仅浸泡1 h的采用共沉淀法制备的不含富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层（R_ct为49.45kΩ·cm²）,表明超重力法制备的LDH涂层表现出更好的耐腐蚀性。     

挤压态AZ31D镁合金化学镀镍工艺及镀层性能研究

研究了在挤压态AZ31D镁合金上化学镀镍的工艺及镀层性能.结果表明,在碱式碳酸镍体系中AZ31D镁合金表面可沉积化学镀镍层,所得Ni-P镀层均匀致密,无明显缺陷.X射线衍射分析结果表明,镀层为非晶态结构.动电位极化曲线测试结果表明,镀层的自腐蚀电位接近-0 4V(SCE),有明显的钝化区,耐腐蚀性能优异.锉刀实验表明镀层与基体金属结合良好,对镁合金具有理想的防护作用.     

电流密度对AZ31镁合金阳极氧化膜的影响

在碱性硅硼电解液体系中对AZ31镁合金进行电化学阳极氧化成膜处理,用扫描电镜观察氧化膜微观形貌,用电化学交流阻抗和Tafel极化曲线测试表征阳极氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明,在较小的电流密度下所得阳极氧化膜颗粒细密,但是短时间内氧化膜对镁合金基底覆盖不完整;在过高的电流密度下所得氧化膜会出现较多的孔洞。这两种结构形态均不利于提高阳极氧化膜的耐蚀性能。在20 m A/cm2下处理10 min所得的氧化膜具有完整的形态和最好的耐蚀性能。     

碳纳米管/纳米 TiO2-聚苯胺复合膜电极的电化学制备及表征

在含有0.2 mol/L苯胺的0.5 mol/L　H₂SO₄溶液中, 采用循环伏安法(CV), 以扫描速度50 mV/s, 扫描电位-0.1~0.9 V,在碳纳米管/纳米TiO₂(CNT/nanoTiO₂)膜电极上实现了苯胺的电化学聚合, 用电化学阻抗谱（EIS）和CV法对制备的碳纳米管/纳米TiO₂聚苯胺(CNT/nanoTiO₂ PAn)复合膜电极的电化学性质进行了表征, 从扫描电镜对膜层的微观形貌观察发现, 这种在纳米基体上聚合得到的聚苯胺膜层呈疏松、 多孔的纳米纤维网状结构, 同时具有良好的导电性, 不同于在普通金属基体上聚合得到的颗粒状聚苯胺膜.     

微量Ca和Sn对提高Mg–3Al–1Zn合金耐蚀性的作用

镁合金耐腐蚀性差极大限制了商用镁合金的广泛应用。微合金化是提高镁合金腐蚀性能最简单有效的方法。基于低成本合金成分设计，通过扫描开尔文探针力显微镜、析氢、电化学测试和腐蚀形态分析表征了含有微量 Ca 或 Sn 元素的商用 Mg–3Al–1Zn (AZ31) 合金的腐蚀行为。结果表明:在 AZ31 合金中，Al₂Ca/α-Mg和Mg₂Sn/α-Mg的电势差分别为 (230 ± 19) mV和(80 ± 6) mV，远低于Al₈Mn₅/α-Mg的电势差(430 ± 31) mV，即AZ31–0.2Sn合金的耐腐蚀性能最好，AZ31–0.2Ca 次之，而 AZ31 合金最差。此外，Sn溶入基体当中明显提高了α-Mg的电势，并在基体界面形成了致密的SnO₂膜，而Ca元素通过富集在腐蚀产物层当中，使得AZ31–0.2Ca/Sn合金的腐蚀产物层比AZ31合金更加致密、稳定和更具保护性。因此，含0.2wt% Ca或Sn元素的AZ31合金表现出优异的耐腐蚀性能，具有更全面的商业应用潜力。     

用电化学交流阻抗法研究铝合金表面稀土转化膜

应用电化学阻抗谱（EIS）研究了铝合金表面稀土膜的成膜过程和机理,并通过测试极化曲线,比较了不同极化电位、不同pH值对层耐蚀性的影响,结果表明在铈盐溶液中可在铝合金表面成膜,与成膜过程相对应的EIS变化清楚地显示膜层的变化,转化膜层具有良好的耐蚀能力。     

AZ31镁合金在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为研究

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱等方法研究了AZ31镁合金在3 5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明,挤压加工成形的AZ31镁合金,由于合金内部组织沿水平方向发生了一定的层移,位错和缺陷增多,致使侧面和截面的耐腐蚀性能比表面稍差.阻抗测试结果显示,随着浸泡时间的延长,腐蚀产物在合金表面沉积,对基体金属具有一定的保护作用.     

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.     

铝合金表面红色Ce-Se化学转化膜成分与耐蚀性研究

本文在室温条件下用铈盐和硒化物作为主盐,在铝合金表面制备了一种新型有色铈硒化学转化膜。利用电化学工作站测试了转化膜的极化曲线、阻抗谱;用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线光电子能谱分析(XPS)等观察分析了转化膜的表面形貌、成分与结构。结果表明,铝合金经Ce-Se化学转化膜处理后,其极化电阻较空白铝合金有较大幅度的提升,自腐蚀电流降低了一个数量级,自腐蚀电压正移,铝合金的耐蚀性能得到显著的提升;扫描电子显微镜(SEM)观察表明,该转化膜层具有良好的连续性,表面有微凹与微凸起伏,且带有圆球形颗粒;通过能谱(EDS)和X射线光电子能谱分析(XPS)表明,铝合金Ce-Se转化膜的主要组成元素有Se、Ce、O、F、Na、Mg、C等。     

聚乙烯吡咯烷酮辅助制备Ni膜层的结构表征及电化学性能研究

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为唯一的络合剂,通过简单的化学镀在热轧态AZ31表面沉积一系列Ni涂层。通过X射线衍射、扫描电镜及电子能谱对膜层的结构、微观形貌和成分进行了分析,结果显示:这些膜层由大量结晶性较好的金属Ni和少量无定型的Ni-P组成;SEM的横截面图片显示,膜层的厚度随PVP溶液的浓度提高先增加后减少。膜层的腐蚀行为通过在质量分数为3.5%的NaCl溶液中测得,用极化曲线和阻抗来表征,结果显示:当PVP质量浓度为10g/L时,极化曲线显示极小的自腐蚀电流密度(1.29μA/cm2),并且有较高的极化电阻(73 581Ω·cm2),这预示着的膜层展现较好的耐蚀性。     

AZ91D镁合金植酸转化膜组成与耐蚀性能研究

采用一种环保型金属处理剂植酸对AZ91D镁台金进行化学转化处理,并通过电化学测试技术和化学浸泡方法考查其耐蚀性能．结果表明,经植酸处理后,与传统的铬酸盐制品相比,在室温模拟汗液中,AZ91D镁合金的腐蚀电位从-1．6V提高到-1．2V（SCE）;在相同电位下,阳极极化电流密度减小5个数量级,电化学性能得到显著改善．涂覆聚丙烯酸树脂后,在模拟汗液中浸泡72h没有观察到腐蚀迹泉．根据扫描电镜观察、电子能谱分析和衰减全反射红外光谱测试结果,发现植酸在镁台金表面发生化学吸附,以植酸盐的形式在合金表面形成一层致密的、具有网状裂纹的转化膜．该转化膜能够有效地阻止浸蚀性阴离子与金属基体接触,从而提高了镁合金的耐蚀性能．     

AZ31镁合金与7075铝合金异质金属连接件整体表面防护研究

由于异种材料属性各异会引起等离子体非平衡反应,导致整体防护膜难以制备。为了研究异质金属整体表面等离子体氧化的方法,根据已有的实验基础,在AZ31镁合金与7075铝合金的连接件表面制备了一层整体的陶瓷膜。通过对3 min、7 min、10 min不同处理时间的连接件样品的分析发现,不同材质的物理、化学活性影响等离子体氧化过程,化学活性高的金属优先发生陶瓷化反应,进而引起陶瓷膜的非平衡生长。AZ31-7075镁-铝异质金属连接件整体表面防护膜的制备,对于丰富氧化膜陶瓷层形成理论和认识多种金属整体微弧氧化过程中非平衡陶瓷层形成过程都具有重要意义。     

镁合金微弧氧化Y2O3-ZrO2-MgO膜制备及性能

在K2ZrF6-Y(NO3)3-NaAlO2电解液中采用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备了Y2O3-ZrO2-MgO复合膜层(Al-Zr-Y膜).运用电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和电化学分析与高温氧化等方法研究了Al-Zr-Y膜的组成与结构、耐腐蚀性及热稳定性.结果表明:Al-Zr-Y膜主要由Y2O3,ZrO2,MgO和Al2O3等物相组成,与Na2SiO3-(NaPO3)6电解液中的膜层(Si-P膜)相比,Al-Zr-Y膜的厚度较小,但膜层的致密性较好、表面粗糙度小;腐蚀电流密度较小、开路电位较正、极化阻抗较高;在5%NaCl溶液中的腐蚀速率低于Si-P膜,约为AZ91D镁合金的1%.Al-Zr-Y膜层比普通Si-P膜层具有更好的抗高温氧化性能和耐热冲击性能.     

医用镁合金表面含氟类金刚石薄膜腐蚀行为研究

为了提高镁合金的表面硬度和耐蚀性,采用等离子体增强化学沉积技术在AZ31镁合金表面制备含氟DLC膜。研究了氟掺杂量对含氟DLC薄膜表面形貌、耐腐蚀性、疏水性和sp²键含量的影响,并探讨了相应的影响机理。结果表明,氟掺杂对AZ31镁合金表面DLC膜的组织和性能有显著影响。随着四氟化碳沉积时间增加,类金刚石薄膜的粗糙度减小,表面光滑;薄膜中的sp²杂化键逐渐增多;类金刚石薄膜的疏水性先增大后减小;当四氟化碳沉积时间为40 min时,类金刚石薄膜表现出优异的耐人体体液腐蚀特性。