镁合金表面含ZrO_(2)微弧氧化复合膜层的研究进展

镁合金耐蚀性差,极大限制了其在易腐蚀环境中的应用。微弧氧化能够在镁合金表面制备一层类陶瓷氧化膜,能有效提高其耐蚀性。受微弧氧化成膜机理的影响,膜层中往往存在大量孔洞和裂纹;并且通常氧化膜主要由MgO组成,在潮湿或酸性环境中会吸水或溶解,导致膜层的耐蚀性不理想。将具有优良化学稳定性和高硬度的ZrO_(2)引入镁合金微弧氧化膜中,获得主要由ZrO_(2)构成或含ZrO_(2)的氧化膜,同时减少膜层中缺陷,能够提高其对镁合金基体的保护效果。从镁合金微弧氧化电解液、电参数、两步微弧氧化工艺及与其他表面处理技术相结合的4个方面概述了含ZrO_(2)微弧氧化复合膜层的制备工艺、成膜机制及耐蚀性等方面研究的进展,同时分析了各自存在的问题及不足。未来有必要优化制备含ZrO_(2)微弧氧化膜的电解液的组成,以保证其稳定性和有效性,并明确使用过程中电解液各成分的消耗和补充规律。进一步研究两步微弧氧化工艺,获得对镁合金基体有更好保护作用的复合膜层。探索将微弧氧化与其他表面处理技术相结合,综合利用2种技术及膜层的优点。根据ZrO_(2)在不同温度下的结构变化,可以进一步分析微弧氧化过程中的温度场分布和膜层形成机理。

Cr_2O_3微粒对Ti6Al4V微弧氧化膜结构及磨损行为的影响

在电解液中加入Cr2O3微粒对Ti6A14V合金进行微弧氧化处理，通过SEM、XRD及摩擦试验分析Cr2O3微粒复合对微弧氧化膜微观结构及摩擦磨损行为的影响。结果表明：加入Cr2O3微粒后，复合膜表面孔隙减少，耐磨性提高，膜层中出现了Cr2O3相。随着电解液中Cr2O3微粒的增加，复合膜厚度增加，Cr2O3相衍射峰不断增强，TiO2相逐渐减少，A1：TiO2相趋于消失。在0．5～1．5g／L内，复合膜的摩擦系数随Cr2O3微粒的增加而减小；加入量为1．5g／Lcr，0，微粒时，复合膜的耐磨性最好。

ZrO_(2)颗粒含量对2A12铝合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

为了提高2A12铝合金微弧氧化膜层的耐蚀性,利用非对称双极性脉冲电源制备具有不同纳米ZrO_(2)颗粒含量的微弧氧化复合膜层,研究了纳米ZrO_(2)颗粒对2A12铝合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、电化学工作站等仪器对复合膜层进行分析测试.结果表明:当电解液中加入1 g/L的ZrO_(2)颗粒时,复合膜层中的自腐蚀电流密度最小,极化电阻值最高,耐蚀性最好;当复合膜层中ZrO_(2)颗粒含量由2 g/L增加到3 g/L时,复合膜层中形成的裂纹明显增多,复合膜层的耐蚀性下降.

锂离子电池用Cr_2O_3/TiO_2复合材料的电化学性能

采用高温固相反应法合成了Cr_2O_3/TiO_2复合材料,运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等对其结构、形貌和电化学性能进行了表征.研究结果表明:TiO_2掺杂能够显著改善Cr_2O_3的充放电循环性能,Cr_2O_3/TiO_2复合材料在充放电循环22周后仍有454mAh·g^(-1)的可逆循环容量,容量保持率达到了73.6%,主要归因于TiO_2掺杂能够显著提高Cr_2O_3的电导率.Cr_2O_3/TiO_2复合材料首次放电过程中由于电极体积膨胀导致的固体电解质相界面(SEI)膜迅速增厚和活性材料电导率的降低可能是其首次充放电过程中存在较大不可逆容量和循环容量衰减的重要原因.

Zr-2合金表面ZrO_(2)/Cr复合膜的高温蒸汽氧化行为

用微弧氧化(MAO)和磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)在Zr-2合金表面制备ZrO_(2)/Cr复合膜,用热重分析仪(TGA)评估了Zr-2合金基体和ZrO_(2)/Cr复合膜在900~1100℃蒸汽环境中的抗氧化性能,并分析其氧化后氧化层的截面结构、相组成和成分深度分布。结果表明,在900、1000和1100℃蒸汽环境中分别氧化3600 s后,ZrO_(2)/Cr复合膜试样单位面积增重约为Zr-2合金基体的3/8、1/4和2/5。在高温蒸汽环境中,ZrO_(2)/Cr复合膜表面氧化生成的致密Cr_(2)O_(3)膜能抑制氧向内扩散,提高锆合金的抗蒸汽氧化性能,阻止锆试样在1000℃蒸汽环境中出现分离氧化。ZrO_(2)/Cr复合膜的表面Cr层完全消耗前,Cr涂层的氧化主要取决于铬向外扩散,而不是氧向内扩散。在蒸汽氧化过程中,MAO膜的中间层能抑制氢渗透进入锆合金基体。

Fe-13Cr合金沉积（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层的抗氧化性能

采用交替电化学沉积和烧结的方法在Fe-13Cr合金表面制备（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层复合膜。采用高分辨扫描电镜（FE-SEM）对微叠层进行表征，结果表明（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层具有纳米结构。采用SEM，DES和增重法用来研究Fe-13Cr合金沉积（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层的抗氧化性能。实验结果表明，这种微叠层对合金抗氧化性能的提高优于分别沉积ZrO2-Y2O3或Al2O3-Y2O3膜，其抗氧化性能随着涂层中层次的增加而提高。这些有益效应可归于这种微叠层综合了ZrO2-Y2O3或Al2O3-Y2O3膜的各种优点同时克服了缺点。

TC4钛合金微弧氧化Cr_2O_3复合膜的结构及摩擦磨损性能

在硅酸钠-六偏磷酸钠体系中添加1.5g/LCr2O3微粒,采用直流脉冲模式在TC4钛合金表面制备了微弧氧化Cr2O3复合膜;利用SEM、EDS、XRD对复合膜的微观形貌和结构进行观察分析,并研究了其在室温干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:复合膜的表层孔隙中填满了微小的Cr2O3颗粒,表面只能看到少量微孔;膜层中除了金红石及锐钛矿TiO2相、Al2TiO5相外,还出现了大量的Cr2O3相,且包含了一些非晶态的P、Si化合物。在相同的摩擦磨损条件下,微弧氧化Cr2O3复合膜的摩擦系数更小、磨损量更低、耐磨性也更好。在10N载荷下,复合膜只发生轻微的粘着磨损,几乎未发生磨粒磨损;在50N载荷下,复合膜的磨粒磨损有所加剧,且出现了第二相粒子流失。Cr2O3颗粒主要通过对微弧氧化膜孔隙的填充作用、载荷转移作用及弥散强化作用,来降低复合膜的摩擦系数和表面磨损量,提高其耐磨性。

Ti6Al4V合金微弧氧化/Cr_2O_3复合膜的生长特征与摩擦学性能

在电解液中加入cr203微粒，以共生沉积方式在Ti6A14V表面制备微弧氧化／Cr2O3复合膜。利用SEM、XRD、EDS等研究复合膜的生长规律及Cr2O3微粒的沉积方式，通过摩擦试验分析不同生长阶段的复合膜的摩擦磨损性能。结果表明：在0～30min内，复合膜呈近线性增长，之后生长速率明显变缓，膜层表面也出现了大块Cr2O3团聚体。复合膜主要由金红石TiO2、锐钛矿TiO2及Cr2O3相组成。随氧化时间的延长，锐钛矿TiO2逐渐减少，金红石TiO2含量先增加后趋于稳定，而Cr2O3的衍射峰一直增强，复合膜的耐磨性也先增后降；氧化20min时，复合膜的耐磨性最好，摩擦系数最小，仅为0．05～0．2。在微弧氧化过程中，Cr2O3微粒或直接吸附在熔融态的氧化膜表面，或被捕捉、锁定到氧化膜的表面微孔中；也有部分Cr2O3微粒被高温放电产生的熔融物裹覆并一起遇冷凝固到氧化膜中。

纳米Fe_3O_4的制备及其辅助吸附重金属离子的特性

采用自制半透膜水解法,以自制生物聚合铁为原料,以NaOH为沉淀剂,制备Fe3O4纳米粒子,并用XRD和TEM等方法对产物进行了表征,研究它对Pb2+,Cu2+及Cr(Ⅵ)的辅助吸附及分离特性.结果表明:Fe3O4纯度较高,平均粒度在15nm左右;利用Fe3O4的大比表面和表面原子配位不足及顺磁性的特点,将其与浮游球衣菌复合,提高了对重金属离子的吸附效果,该复合吸附剂经再生可重复使用;纳米Fe3O4粒子可成为浮游球衣菌的絮凝核心而有助于体系的澄清.

包覆二氧化钛的三氧化二铬的电化学性能

用溶胶．凝胶法和高温固相法合成了三氧化二铬（Cr2O3）／二氧化钛（TiO2）复合材料，用XRD、SEM、恒流充放电和电化学阻抗谱（EIS）测试，分析了产物的结构、形貌和电化学性能。溶胶-凝胶法合成的复合材料具有更好的充放电性能，以20mA／g的电流在0-3V充放电，第20次循环的放电比容量为625．4mAh／g，放电容量保持率达61．9％。TiO2对Cr2O3的包覆，抑制了复合材料在充放电过程中的体积膨胀，稳定了固体电解质相界面（SEI）膜的结构，提高了电子电导率。

Cr纳米颗粒在电镀液中的氧化对Ni-Cr复合镀层的制备及其氧化性能的影响

研究了Cr纳米颗粒在电镀液中长期浸泡的过程中表面结构的变化,以及这种变化对Ni-Cr复合镀层和抗高温氧化性能的影响。透射电子显微镜(TEM)结果表明,Cr纳米颗粒在长期浸泡后表面的氧化膜增厚,并且氧化膜由晶态转变为非晶态。Cr纳米颗粒在镀液中的变化导致了Ni-Cr复合镀层中Cr复合量从9.6%(质量分数)下降到4.1%,使复合镀层在高温下氧化后由形成保护性的Cr2O3变成非保护性的Ni O。