C_3H_8O_3在ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成中作用机理的研究

在含Na2SiO38g/L、NaOH 2g/L、Na2WO42g/L、Na2EDTA 2g/L的电解液和正/负向电压取480/130V的条件下,通过改变C3H8O3的含量,对ZAlSi12Cu2Mg1进行微弧氧化处理。研究结果发现,添加C3H8O3可明显地细化电解液中的胶粒,改善微弧氧化膜的致密性和平整性,增加膜层厚度,提高膜层硬度。当C3H8O3的含量由0mL/L增加到10mL/L时,胶粒的平均粒径从10530.6nm几乎线性减小到2615.8nm,膜层氧化物颗粒尺寸变小,致密层所占比例增加,膜层厚度从63μm增加到156μm,膜层硬度提高到894HV;而含量超过10mL/L时,临界起弧正向电压升高至408V。电解液中加入C3H8O3,膜层中除了莫来石相,还出现了α-Al2O3、γ-Al2O3、WO3和SiO2相。

Al_2O_3粉末对镁合金微弧氧化陶瓷膜的显微结构及其耐蚀性的影响

在已优化的Na2SiO4-Na3PO4复合体系溶液中加入Al2O3粉末对AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理。用SEM、XRD分析了加入Al2O3粉末对陶瓷膜的形貌特征和相成分的影响。结果表明,加入Al2O3粉末后陶瓷膜孔洞减少,且疏松层变得紧实;膜层相成分增加了Al2O3。在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀试验表明,加入Al2O3粉末后陶瓷膜的耐蚀性有很大提高。

电解液中Na2CO3/C6H12O6对AZ31镁合金阳极氧化膜结构与耐腐蚀性能的影响

在添加不同含量Na2CO3和C6H12O6的NaOH-Na2SiO3-Na2B4O7基础电解液中,对AZ31镁合金进行直流阳极氧化处理,研究了镁合金阳极氧化膜的微观结构以及在中性盐雾中的耐腐蚀性能。结果表明:镁合金阳极氧化膜主要由MgO相和Mg2SiO4相组成;电解液中添加Na2CO3和C6H12O6后,阳极氧化膜表面微孔分布均匀且尺寸减小,阳极氧化膜厚度增加;当Na2CO3质量浓度由10g·L^-1增加到30g·L^-1时,微孔尺寸增大,氧化膜厚度减小;当C6H12O6质量浓度由5g·L^-1增加到15g·L^-1时,微孔尺寸减小,阳极氧化膜厚度增加;镁合金阳极氧化膜的主要腐蚀形式为点蚀,呈河流状花样分布;电解液中添加10g·L^-1 Na2CO3时,阳极氧化膜表面微孔最细小,孔径为1~3μm,阳极氧化膜厚度达16μm,阳极氧化膜具有较好的耐腐蚀性能。

纳米Al_2O_3掺杂对AM60B镁合金表面微弧氧化膜层结构和耐蚀性的影响

为促进大面积镁合金表面耐蚀性能优良的微弧氧化膜层的工业化生产,在硅酸盐水溶液中掺杂纳米Al_2O_3颗粒对AM60B镁合金进行微弧氧化;采用扫描电镜、X射线衍射仪及盐雾试验分析了掺杂纳米Al_2O_3颗粒对氧化膜层的形成过程、形貌、成分以及耐蚀性的影响。结果表明:掺杂纳米Al_2O_3微弧氧化膜物相组成主要有MgO、MgAl_2O_4、Mg_2Si_2O_4、Al_2O_3,纳米Al_2O_3的掺杂能提高氧化膜的密度,促进薄膜生长,使表面孔隙分布更均匀,尺寸更小;掺杂纳米Al_2O_3氧化膜的耐蚀性较未掺杂氧化膜的大幅提高。

V_2O_5和NaVO_3对镁合金微弧氧化膜耐蚀性影响的对比

在硅酸盐体系中分别添加V_2O_5和NaVO_3,在AZ91D镁合金上制备微弧氧化膜,对比研究钒含量相同的V_2O_5和NaVO_3对膜层耐蚀性的影响。通过TT260数字式涂层测厚仪、SEM和XRD分别检测膜层厚度、膜层微观形貌和相组成。采用点滴和电化学实验研究膜层耐蚀性能。结果表明:电解液中加入V_2O_5和NaVO_3后,膜层厚度均稍有减小,点滴耐蚀性因总厚度较薄也都有所降低,但电化学测试的耐蚀性均提高,当V_2O_5和NaVO_3的添加量分别为0.20 g/L和0.35 g/L时,膜层的耐蚀性最佳。加入0.35 g/L NaVO_3所得膜层耐蚀性比加入钒含量相同V_2O_5的提高3倍,比无添加剂时的高出15倍,比基体高约3个数量级,故加入NaVO_3的性价比更高。同时,加入V_2O_5和NaVO_3均可制得棕色的氧化膜,起显色作用的物质是Mg V_2O_4。该物相具有尖晶石结构,有助于提高膜层的耐蚀性。

Al_2O_3纳米粉体对镁合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响

在熔炼镁合金过程中加入Al2O3纳米粉体的复合材料进行微弧氧化处理;在微弧氧化电解液中加入Al2O3粉体并对镁合金基体进行微弧氧化。采用扫描电镜、X-射线衍射和电化学测试分析Al2O3粉体对镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响。结果表明,两种方式加入Al2O3粉体都会提高镁合金微弧氧化陶瓷膜的耐蚀性,而熔炼过程中加入效果更佳。

超声功率比对AZ31B镁合金微弧氧化复合陶瓷层耐蚀性能的影响

为改善镁合金微弧氧化膜层的组织结构与耐蚀性能,在含Al_(2)O_(3)粉末微粒的铝酸盐-磷酸盐复合电解液体系中,应用超声波辅助微弧氧化技术在AZ31B镁合金表面制备复合陶瓷层,研究超声功率比对微弧氧化陶瓷层的影响。采用扫描电镜(SEM)观察MAO膜层的微观形貌,采用X射线衍射(XRD)分析MAO膜层的物相组成,并采用电化学极化法测定MAO膜层在电解液中的腐蚀行为。试验结果发现,在超声功率比为60%时,制备的微弧氧化复合陶瓷层表面孔隙较少,膜层厚度最大,出现了更多的MgAl_(2)O_(4)相,表现出最好的耐蚀性,腐蚀速率减小至1.05 mg·m^(-2)·h^(-1)。

C_3H_8O_3含量对AZ91D镁合金微弧氧化过程及膜层特性的影响

在含有不同C3H8O3含量的硅铝复合电解液中,利用交流脉冲电源在AZ91D镁合金基体上制备了一系列微弧氧化膜。利用SEM和膜层测厚仪分别研究了陶瓷膜层的微观形貌特征及厚度,采用全浸泡实验和电化学阻抗谱测试了膜层在3.5%NaCl中性溶液中的耐蚀性能。结果表明,微弧氧化过程中的起弧电压和终止电压均随C3H8O3含量的增加而呈上升的变化趋势。随着C3H8O3含量的增加,膜层耐蚀性先提高后降低,而膜厚变化幅度不大。膜层的耐蚀性主要取决于内部致密层,当C3H8O3含量为5 mL/L时,膜层相对较致密,因而表现出良好的耐蚀性能。

镁合金微弧氧化过程中电源模式对颗粒掺杂的影响

目的采用含颗粒电解液是目前最常用制备具有更佳性能微弧氧化膜层的方法之一,主要研究微弧氧化过程中颗粒掺杂与电源模式的关系。方法在Y2O3颗粒质量浓度为0~10 g/L的电解液中,分别以单极脉冲和双极脉冲电源模式制备一系列微弧氧化膜层,并从表面形貌、表面元素组成、截面形貌及耐蚀性能等方面对膜层进行综合评价。结果分散在电解液中的颗粒带有负电荷,在微弧氧化过程中发生电泳现象。在单极脉冲电源模式下,颗粒受正电吸引而发生定向迁移,在试样附近聚集并且吸附至表面,从而参与下一步的微弧氧化膜层形成过程。随着电解液中颗粒浓度的提高,分散在微弧氧化膜层表面的Y2O3颗粒数量增多,膜层表面的Y元素含量增加,膜层变得致密,耐蚀性能因而提高。在双极脉冲电源作用下,由于电场的交替变化,颗粒难以聚集在试样周围,颗粒的掺杂只能通过随机熔融包覆进行,因而参与到微弧氧化过程中的颗粒数量较少。结论颗粒掺杂受电场力影响,在单极脉冲模式下,颗粒的掺杂浓度对膜层的性能影响明显;在双极脉冲电源模式下,负向电流的引入不利于颗粒掺杂至氧化膜层,颗粒的掺杂浓度对膜层的性能影响不明显。

镁合金复合微弧氧化工艺的研究

开发添加Al2O3纳米粉体的复合微弧氧化电解液体系。确定最佳的工艺条件为:硅酸钠与焦磷酸钠(质量比7∶3)12g/L,氢氧化钠7g/L,Al2O33g/L,复合添加剂A1(氟化钠2g/L,丙三醇10mL/L,钨酸钠1g/L),溶液温度35℃,氧化时间20min。

纳米Al_2O_3掺杂AZ31B镁合金表面微弧氧化膜的结构与性能

通过超声辅助微弧氧化的方法,在掺杂纳米Al_2O_3颗粒的硅酸盐溶液中制备AZ31B镁合金表面耐蚀耐磨涂层。采用SEM和XRD表征涂层的表面/截面形貌及物相组成,利用电化学方法考察基体及涂层样品在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为,利用球-盘干磨损实验考察膜层的室温摩擦磨损行为。结果表明:与改性前相比,掺杂Al_2O_3颗粒可提高陶瓷膜致密性,并促进膜层生长,表面微孔分布更均匀,尺寸更小,其物相组成主要包括Mg O,Mg Si O3和Al_2O_3;膜层的Icorr降低了一个数量级;在5和10 N载荷下的摩擦系数最低。Al_2O_3颗粒在超声分散和微弧的高温高压作用下,弥散分布于氧化膜及微孔内部,膜层致密化及纳米颗粒的"滚动效应"增强了膜层对基体的耐蚀耐磨防护性能。

镁合金微弧氧化Y_2O_3-ZrO_2-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.

纳米氧化铝改性VW75镁合金微弧氧化陶瓷层抗热震性能研究

为提高VW75镁合金在实际服役条件下的使用效能,以硅酸盐碱性溶液(Na2SiO3-NaOH)为基础电解液,对合金表面进行微弧氧化处理,并通过添加纳米氧化铝(α-Al2O3)对膜层进行改性,优化其组织结构,考核改性前后陶瓷层的抗热震性能。利用数字式涂层测厚仪、扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)表征改性前后陶瓷层厚度、表面微观组织特征以及热震循环过程中陶瓷层开裂及剥落情况。结果表明:纳米氧化铝改性陶瓷层厚度及致密度增加,表面有明显的"自封孔"现象,孔隙率及孔径减小。热震试验发现,改性后陶瓷层在热震初期(热震循环<60次)有较好的抗热震性能,较未改性陶瓷层有优势;陶瓷层在热震循环过程中,致密层与疏松层热膨胀系数差异及内部反应物积累产生的应力共同作用,使陶瓷层内部产生裂纹并扩展,膜层失效。