NaOH浓度对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜形成及其特性的影响

在NaOH-Na_2SiO_3电解液体系下对ZA1Si12Cu2Mg1合金进行微弧氧化.通过改变NaOH的浓度研究其对微弧氧化的临界起弧电压、微弧氧化过程中试样表面火花形态、陶瓷膜的生长速率及陶瓷膜厚度的影响。结果表明:随NaOH浓度从0.5 g/L到3.0 g/L逐渐增加,微弧氧化的临界起弧电压从420 V逐渐降低到350 V,陶瓷膜的厚度从138μm逐渐增加到242μm,陶瓷膜的平均生长速率从2.30μm/min提高到4.03μm/min:当NaOH浓度超过2.0 g/L后,陶瓷膜表面变粗糙,甚至烧蚀;NaOH的最佳浓度为2.0 g/L。

基体组织对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响

研究了不同的基体组织对ZA1Si12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷层厚度、硬度、截面形貌及相结构的影响规律。结果表明,ZA1Si12Cu2Mg1经过T6工艺热处理后,铸态组织中块状的初晶硅和粗大针状的共晶硅得到细化;在2种基体上均可形成厚度为110μm的均匀、致密的微弧氧化陶瓷层,并与基体结合良好;基体组织对陶瓷层的显微硬度有影响,铸态基体上形成的陶瓷层的维氏显微硬度为5100 MPa,而经过T6工艺热处理的基体上形成的陶瓷层的显微硬度可以达到HV7200MPa;两者相比,后者比前者提高了41%;陶瓷层主要由α-Al_2O_3,γ-Al_2O_3,Al,Al_2SiO_5及非晶相组成。

NaAlO_2含量对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金Na_2SiO_3微弧氧化陶瓷膜性能的影响

为了进一步探明添加剂种类及含量对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响,在Na2SiO3电解液中,添加不同浓度的NaAlO2进行了微弧氧化,利用能谱仪(EDS)分析了陶瓷膜表面元素含量,用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌,以X射线衍射仪(XRD)分析了膜的相组成,并测试了膜的厚度、硬度和极化曲线;研究了NaAlO2添加量对微弧氧化陶瓷膜特性的影响。结果表明,随着NaAlO2添加量的增加,陶瓷膜表面微孔尺寸变小,表面Al,O元素含量下降;起弧电压和最终氧化电压下降;陶瓷膜厚度增加,硬度和耐蚀性先提高后下降;陶瓷膜的相组成改变不明显。NaAlO2添加量为1 g/L时陶瓷膜的综合性能最好。

ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜层形成过程研究

通过控制微弧氧化时间,研究了ZA1Si12Cu2Mg1在不同氧化时间下膜层的生长过程,分析了氧化过程中正向电流密度、膜层厚度的变化。结果表明:微弧氧化阶段又分为氧化过渡阶段和氧化烧结阶段。氧化过渡阶段陶瓷层以向外生长为主;生成Al_2O_3非晶氧化物;氧化烧结阶段膜层以向内生长为主,此阶段膜层生长速率最快,生成Al_2O_3晶体和莫来石。氧化烧结阶段对陶瓷膜层的形成起重要作用,对氧化烧结阶段的控制可直接影响膜层的厚度以及膜层中Al_2O_3晶体含量。

电解液组成对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的影响

采用电解液成分逐渐加入法,在6种电解液中对ZAlSi12Cu2Mg1试样进行微弧氧化处理,研究电解液组成对微弧氧化陶瓷膜形成的影响,寻找合适的电解液组成。结果表明:电解液组成对陶瓷膜层的厚度、粗糙度、硬度、耐磨性、膜层微观形貌及相组成的影响很大,通过调节电解液成分,可获得性能优良的陶瓷膜。适宜的电解液组成为:8g/LNaSiO3,1g/LNaOH,2g/LNa2WO4,0.5g/LNa2EDTA及10mL/L丙三醇。在此种电解液组成下,获得的陶瓷膜厚156μm,面粗糙度为259nm,显微硬度达HV891。在干摩擦条件下,经30min磨损后,其磨损仅为基体的13.29%。观察膜层微观形貌,膜层均匀致密。XRD分析表明:氧化层中含有Al、莫来石、SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3和WO3相。

电解液中(NaPO_3)_6对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的影响

通过在硅酸盐电解液体系中加入(NaPO3)6,研究其对ZAlSi12Cu2Mg1表面微弧氧化陶瓷膜层厚度、孔隙率及相组成的影响。结果表明,当(NaPO3)6的加入量在0～12g/L内逐渐增加时,微弧氧化陶瓷膜层的厚度逐渐上升。加入量为0～6g/L逐渐增加时,膜层孔隙率逐渐下降,超过6g/L时,孔隙率开始上升。电解液中未加(NaPO3)6时,陶瓷膜层主要由γ-Al2O3、α-Al2O3及Al2SiO5组成,α-Al2O3和γ-Al2O3相衍射峰强度大致相同;而加入6g/L(NaPO3)6后,陶瓷层中没有发现Na+或PO-,但α-AlO相的衍射峰强度明显高于γ-AlO相,且铝基体的衍射峰强度有所降低。

电解液中Ce对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化层的影响

在稳定的Na2SiO3电解液体系中对ZAlSi12Cu2Mg1进行微弧氧化,研究了电解液中稀土Ce的质量浓度对电解液电导率、微弧氧化过程中正/负向电流及微弧氧化层特性的影响。研究结果表明,随着Ce的质量浓度从0到0.125g/L逐渐增加,电解液的电导率从15.15MS/m逐渐上升到16.54MS/m,微弧氧化过程中的电流发生明显改变;随着Ce的质量浓度的提高,微弧氧化层厚度和显微硬度先增大随后逐渐减小,在Ce质量浓度为0.025g/L时达到最大,其氧化层厚度约为258μm;显微硬度(HV)约为620。

NaOH-Na_2SiO_3-Na_2WO_4体系下负向电压对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜特性及组织的影响

交流电源中负向电压对铝合金微弧氧化陶瓷膜形成过程及其组织性能有重要影响。本文研究了在NaOH-Na_2SiO_3-Na_2WO_4电解液体系下负向电压对ZAlSi12Cu2Mg1铸造铝合金微弧氧化陶瓷膜厚度、硬度及截面形貌的影响。试验中,负向电压从85 V到110 V变化。利用电涡流测厚仪测量陶瓷膜的厚度,用显微硬度计测量陶瓷膜截面的显微硬度,并进行截面形貌观察。试验结果表明:负向电压的提高,有利于陶瓷膜厚度和显微硬度的增加,但负向电压达到一个极限值后,陶瓷膜表面变粗糙,甚至烧蚀,膜层与基体结合变差,陶瓷膜中开始出现裂纹,显微硬度下降;在负向电压为适合值95V时,得到的陶瓷膜厚度为110μm,显微硬度为8810 MPa(HV);同时,沿陶瓷膜厚度方向,从陶瓷膜与基体结合界面到陶瓷膜表层,显微硬度呈现先增加后降低的趋势,在致密层中显微硬度存在一个最大值。

预先热处理对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金微弧氧化层的影响

对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金分别按T1和T6进行预先热处理,然后在NaOH-Na2SiO3电解液体系下进行表面微弧氧化,并对微弧氧化层的结构及性能进行分析。利用电涡流测厚仪测量氧化层的厚度,用显微硬度计测量氧化层截面的显微硬度,并进行截面形貌观察,用XRD分析氧化层相组成。结果表明:在微弧氧化前,该合金进行的预先热处理对后续的微弧氧化影响很显著;在合金表面获得了较厚的微弧氧化层,氧化层与基体互相镶嵌,并结合良好。氧化层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al、Al2SiO5及非晶相组成。经T6处理合金所获得的微弧氧化层的结构和性能优于经T1处理的。

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。

正向氧化电压对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成的影响

通过改变正向氧化电压,对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜的形成进行研究,研究其对微弧氧化膜层特性的影响,并测定了膜层的相组成。结果表明:电压为430 V时,膜层厚度仅65μm,膜层硬度434 HV,在30 min的干摩擦后膜层的磨损量为基体合金的29.86%;电压提高到440 V时,膜厚增到154μm,膜层中含有3Al2O3.2SiO2、SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3和WO3,膜层硬度提高到898 HV,膜层的磨损量仅为基体的12.45%。超过440 V后,膜层厚、硬度及耐磨性均有所下降。

Na2SiO3-Na2WO4-丙三醇电解液中Na2SiO3对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成的影响

电解液组成对微弧氧化陶瓷膜的形成具有重要作用。在Na2SiO3-Na2WO4-丙三醇复合电解液体系下，对ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷膜的形成进行研究，通过改变Na2SiO3的含量，研究了其对微弧氧化的临界起弧电压、稳定氧化时间、陶瓷膜层厚度、膜层生长速率和陶瓷膜层相组成的影响。结果表明：Na2SiO3含量从6g／L到12g／L变化时，膜层厚度从154μm逐渐增加到174μm；稳定氧化时间由27min缩短为18min；膜层生长速率约从5．70μm／min提高到9．67μm／min；但Na2SiO3含量超过12g／L时，膜层厚度却不再增加了；当Na2SiO3含量为14g／L时，膜层厚度为166μm；当Na2SiO3含量为8g／L时，临界起弧正向电压达385V，负向电压达最低值为27V。XRD分析表明：陶瓷膜层中含有莫来石、SiO2、α-Al2O3和γ-Al2O3相，陶瓷膜层的莫来石、Si02、α-Al2O3和γ—Al2O3相含量随电解液Na2SiO3含量变化而变化。

电解液中Ca^(2+)、Mg^(2+)对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜表面形貌的影响

在Al2O3陶瓷的烧结过程中,添加剂MgO和CaO起着极其重要的作用。本文主要研究在微弧氧化过程中,电解液中加入Ca2+、Mg2+后,ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷膜表面形貌的变化。SEM结果表明:微弧氧化陶瓷层由大小不相等的表面具有放电气孔的颗粒组成,在基础电解液中加入Ca2+后,生成的陶瓷膜层与添加Mg2+的电解液中生成的陶瓷膜层相比,表面较平整、陶瓷颗粒形状比较均匀,且表面有大约2μm的树枝状晶体,但还没有完全生长。微弧氧化膜层表面有明显的热裂裂纹存在,且这些裂纹穿过放电气孔。膜层表面不均匀的分布有细小的浅色颗粒。

KOH体系下负向电压对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成的影响

负向电压对微弧氧化陶瓷膜形成有极其重要的影响。电解液组成变化时,负向电压也必须作相应调整,才能确保微弧氧化过程的稳定和氧化膜的质量。在含mSiO2·nH2O的KOH复合电解液中,在负向电压60~140 V的条件下对ZAlSi12Cu2Mg1合金进行微弧氧化。采用电涡流测厚仪、SEM和XRD对陶瓷膜进行表征,研究了负向电压对厚度、表面形貌、相组成及耐磨性的影响。结果表明:随着负向电压增大,膜厚增加,膜层中有显微裂纹存在;负向电压为120 V时,膜厚达到186.7μm,耐磨性好。膜层主要由Mullite及α-Al2O3相组成,但衍射谱中α-Al2O3相峰强较高。

电解液成分在ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成中的作用

在电解液组成为Na2SiO3、Na2WO4、NaOH、丙三醇和Na2EDTA下,对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的形成进行研究,通过改变每种成分的含量,研究了其对微弧氧化的临界起弧电压、稳定氧化时间、陶瓷膜层生长速率和陶瓷膜层硬度的影响,并分析其作用原理。结果表明,Na2SiO3和NaOH可极大地促进膜层生长,Na2WO4提高膜层硬度,NaOH能降低临界起弧电压,丙三醇和Na2EDTA均可延长稳定氧化时间并改善微弧氧化的稳定性,通过观察陶瓷膜表面与截面形貌,发现丙三醇和Na2EDTA同时作用可细化膜层陶瓷颗粒,改善膜层与基体的结合,并显著提高陶瓷层的耐磨性。

含Li_2CO_3的电解液中形成ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化膜的表征

在Na2SiO3+NaOH体系电解液中加入Li2CO3调整电解液组成,对ZAlSi12Cu2Mg1合金进行微弧氧化。利用涡流测厚仪、XRD、SEM、EDS对氧化膜进行表征。结果表明:Li2CO3含量从4.0g/L增加到6.0g/L,膜层厚度从71μm增加到126μm;微弧氧化过程中,随氧化时间的延长电流呈下降趋势,且随着Li2CO3含量的增多,电流下降速率增大;SEM分析可知,随Li2CO3加入量的增加试样表面氧化膜的粗糙程度先降低后增加,膜层表面微孔数量减少,孔径增大,呈现出的熔融状态更为明显;XRD分析表明,氧化膜主要由Mullite和Al2O3相组成。由EDS分析可知,氧化膜表面主要分布有O、Al和Si及少量的Na和Mg元素。

Na_2WO_4浓度对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜特性的影响

对4种不同Na2WO4浓度的ZAlSi12Cu2Mg1进行微弧氧化处理,研究浓度对微弧氧化陶瓷膜特性的影响。利用能谱仪分析陶瓷膜表面元素含量,扫描电镜观察表面形貌,同时测试膜厚、硬度和极化曲线。结果表明,随着Na2WO4浓度的升高,微弧陶瓷膜表面W元素含量由1.25%增加到3.52%;陶瓷膜表面孔洞数量减少,孔洞直径变大,表面变得平滑;陶瓷膜厚度和硬度增加,耐蚀性降低,Na2WO4的最佳添加量为2g/L。

铸造铝合金表面微弧氧化膜的特性研究

在电解液中添加不同含量的Li2SO4,在铸造铝合金表面制得微弧氧化陶瓷层。采用SEM、XRD和EDS等分析陶瓷层表面形貌及物相组成。结果表明,随着电解液中Li2SO4加入量的增加,微弧氧化膜厚度增加,膜层表面变得粗糙。微弧氧化膜主要是由α-Al2O3、γ-Al2O3、莫来石和非晶相组成。

Na2SiO3-Na2WO4电解液体系中丙三醇对ZAlSi12Cu2Mg微弧氧化膜形成的影响

电解液组成是影响微弧氧化陶瓷膜形成重要的因素。在Na2SiO3-Na2WO4复合电解液体系下，对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的形成进行研究，通过改变丙三醇的含量，研究了其对微弧氧化的临界起弧电压、稳定氧化时间和陶瓷膜层厚度的影响。并测定了陶瓷膜的相组成。结果表明：丙三醇含量从0ml／L到10ml／L变化时，临界起弧正向电压由360V逐渐升高至408V；膜层厚度从63μm逐渐增加到156μm；稳定氧化时间由16min延长到26min；XRD分析表明：陶瓷膜层中主要由莫来石、SiO2和α-Al2O3和γ-Al2O3相组成。