离子镀铝与离子液体电镀铝涂层性能对比研究

目的对比研究离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层的性能。方法针对高强度钢表面环保表面处理的需求,对比研究300M钢表面离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对两种涂层的表面、断面微观形貌和成分进行表征;采用原子力显微镜(AFM)对两种涂层表面三维形貌和粗糙度进行观察和测量;采用电偶腐蚀测试两种涂层与铝合金的电偶腐蚀性能;采用缺口试样拉伸方法检测两种涂层对300M钢基体氢脆性能的影响;采用5%Na Cl人工海水周浸试验的方法检测两种涂层的耐蚀性能,与电镀镉钛镀层进行对比,采用电化学方法对涂层试验前后的阻抗谱特性进行检测分析。结果两种涂层表面形貌存在较大差异,离子镀铝经过致密化处理后,表面为均匀的圆饼状形貌,致密度很高,粗糙度约为0.88μm,而离子液体电镀铝涂层表面则为圆顶状的凸起物组成,没有明显的孔洞缺陷,粗糙度约为0.71μm;电偶腐蚀测试显示,两种涂层都能够与铝合金相容连接;缺口试样的拉伸试验结果显示,两种涂层的对基体的氢脆性能没有影响;腐蚀试验结果显示,两种涂层对于300M钢基体都具有良好的保护效果,与传统的电镀镉钛相当,具备了未来替代镉类镀层的潜质。结论两种涂层均匀致密,没有明显的气孔、裂纹等缺陷,电偶腐蚀性能优异,对300M钢基体都不会产生氢脆隐患,耐蚀性能优异。

后处理对离子镀铝涂层腐蚀性能的影响研究

研究了喷丸和化学氧化后处理方法对离子镀铝涂层微观形貌和耐腐蚀性能的影响,并对离子镀铝、电镀锌、低氢脆镀镉、氯化铵镀镉等4种涂镀层的耐腐蚀性能和与铝合金的接触腐蚀进行了对比研究。研究表明通过喷丸可有效地减少镀层孔隙率,提高镀层致密度;喷丸+化学氧化,化学氧化后的离子镀铝层具有良好的耐腐蚀性能;离子镀铝涂层耐腐蚀性能大大高于锌镀层,但低于同等厚度的镉镀层,离子镀铝涂层与7B04铝合金的接触腐蚀性能略优于其他3种镀层。

扩散处理对离子镀铝TiAl合金高温氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备纯铝层,分别进行720℃×2 h、780℃×2 h和840℃×2 h高温扩散处理,采用SEM、EDS和XRD分析了扩散铝层的微观组织及其相组成,并测试了不同扩散热处理工艺对合金高温氧化性能的影响。结果表明:随着扩散温度升高,镀铝扩散层厚度不断增加,扩散层由表及里形成Al2O3/TiAl3/TiAl2的结构特征,且内部Al元素浓度呈梯度分布;镀铝经扩散处理后的TiAl合金在850℃空气中的氧化速度主要受扩散层元素与基体元素之间的热扩散过程控制。氧化动力学曲线呈对数变化规律。当扩散工艺为840℃×2 h时,镀铝扩散层具有优良的抗高温氧化性能。

铀表面离子镀铝层在含HCl气氛中的腐蚀行为

研究了在室温～ 10 0℃范围内 ,含 2 %HCl的氩气氛中温度对铀表面离子镀铝层腐蚀行为的影响。结果表明 ,随温度升高 ,铝镀层抗HCl腐蚀能力下降 ;与金属铝相比 ,铝镀层钝化能力增强 ,抗HCl腐蚀能力优于金属铝和铀 ,主要表现为氧化腐蚀和氯化腐蚀 ;同时 ,与金属铝相似 。

多弧离子镀铝工艺对TC4钛合金微弧氧化膜结构及性能的影响

采用多弧离子镀技术,在不同偏压和沉积温度工艺条件下,在TC4钛合金上制备铝镀层,然后进行微弧氧化。采用光学显微镜、摩擦磨损试验机、点滴试验研究了不同多弧离子镀工艺对镀铝层微弧氧化磨微观结构、耐磨性和耐蚀性能的影响。结果表明:随着多弧离子镀基体偏压由-200 V增加至-300 V,温度由25℃增加至250℃,微弧氧化膜表面变得更致密,膜层表面微孔孔径减小,偏压和温度分别为-300 V、250℃的条件下,微弧氧化膜的摩擦系数最低,磨损量最小,在酸性重铬酸钾溶液的点滴实验中,耐蚀性最好。

后处理工艺对合金钢离子镀铝层的影响

本文研究了后处理工艺对300M钢表面离子镀铝层的形貌和耐蚀性的影响,并探究离子镀铝及后处理工艺对合金钢氢脆性能的影响。研究结果表明,喷丸处理可以提高铝镀层的致密度,但单一的喷丸处理对铝镀层耐蚀性没有明显提升;化学氧化处理可使铝镀层表面转化为耐蚀性较好的铬酸盐转化膜,显著提高铝镀层的耐蚀性;真空离子镀铝及后处理工艺不会对合金钢产生氢脆的影响。

扩散铝涂层对TiAl合金高温摩擦磨损性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层,并进行720℃×4 h高温扩散处理。采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了其显微硬度和耐磨性。结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层;经扩散处理后,膜层中纯铝相消失,形成了表面氧化层Al2O3和中间扩散层TiAl3,膜层硬度明显增加,显著提高了TiAl合金基材的抗高温摩擦磨损性能。

航天用高强度弹簧镀锌工艺替代方案研究

[目的]高强度弹簧是常用于为导弹空气舵、弹翼展开锁定提供驱动力的零件,通常采用高强度钢制造,以镀锌作为其表面防护手段,但该工艺过程存在氢脆导致弹簧脆性断裂的风险。[方法]分别对高强钢进行镀锌、镀锌镍合金、达克罗涂覆和离子镀铝,对比了不同镀(涂)层的厚度、结合力和耐蚀性,以寻找镀锌替代方案。[结果]达克罗涂覆、离子镀铝和镀锌镍合金都属于无氢脆或低氢脆表面处理工艺,但更推荐采用镀锌镍合金代替高强钢镀锌工艺。[结论]选择合适的表面处理工艺能够在一定程度上避免高强钢弹簧氢脆断裂问题。

300M钢表面铝基涂层防护性能对比研究

铝基涂层有望替代镉基镀层作为钢表面防护技术,综合对比了离子镀铝和离子液体电镀铝-锆合金涂层的形貌、电化学性能和耐蚀性能。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和能谱研究了两种铝基涂层表面及断面的微观形貌和成分;采用开路电位、极化曲线等方法检测了两种铝基涂层的电化学性能;采用中性盐雾试验与交流阻抗谱结合方法研究了铝基涂层的耐蚀性,拟合分析了涂层结构的变化。研究结果表明,离子镀铝涂层和离子液体电镀铝-锆合金涂层具有不同的表面形貌,电化学性能有所差异,但是二者都具有十分优异的耐蚀性能。

Al-Cr涂层对TC21合金抗氧化和热腐蚀性能的影响

采用双辉等离子表面渗铬和后续多弧离子镀铝处理在TC21合金表面制备Al-Cr涂层;同时研究Al-Cr涂层在850℃下的高温氧化行为和850℃下25%NaCl+75%Na_2SO_4(质量分数)混合盐中的热腐蚀行为。结果表明:Al-Cr复合涂层包括表面富Al沉积层、中间Al-Cr扩散层和内侧Cr-Ti互扩散层。在850℃氧化100 h后,Al-Cr涂层表面生成致密Al_2O_3膜,对基体有很好的保护作用;中间Al-Cr扩散层中Cr元素的存在促进Al的选择性氧化,有利于涂层的后续氧化行为。在850℃混合熔盐中腐蚀100 h后,内部Cr-Ti扩散区仍保持完整,涂层表现出较好的热腐蚀抗力。

钛合金表面Al2O3陶瓷膜制备及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备了厚度约40μm的纯Al层,然后在恒流模式下对其进行不同时间的微弧氧化处理,以获得耐磨的Al2O3陶瓷膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和拉伸试验机对钛合金镀铝层微弧氧化膜的微观组织结构、显微硬度、耐磨性和结合力进行了观察和测量。结果表明:微弧氧化陶瓷层主要由γ-Al2O3和α-Al2O3以及少量的非晶相SiO2组成,膜层均匀、致密。随着微弧氧化时间的延长,Al2O3陶瓷层厚度增加,镀铝层厚度减小。微弧氧化3 h时,Al2O3膜致密层硬度达到1261 HV。氧化4 h,Al2O3陶瓷层厚达60~70μm,镀铝层几乎全部氧化,钛合金基材亦发生轻微氧化;但是,基体钛合金的氧化反而导致Al2O3膜层内形成贯穿裂纹等缺陷,膜层硬度下降,膜层与钛合金基材的结合强度降低。Al2O3陶瓷膜的摩擦系数较钛合金基材的有所降低,磨损量明显降低。Al2O3陶瓷膜/镀铝层/钛合金体系结合强度大于40 MPa,最高可达68 MPa。