环保型镁合金阳极氧化工艺研究

利用正交实验方法对AZ91D压铸镁合金环保型阳极氧化成膜工艺进行了研究.结果表明环保型阳极氧化成膜工艺能在镁合金上形成银灰色的氧化膜层,所得膜层的综合耐蚀性能优于传统含铬工艺DOW17所成的膜;阳极化膜层的主要成分是MgO和Mg3B2O6;膜层具为多孔结构,孔径较均匀;膜层的成分和结构是影响膜层耐蚀性能的主要因素.     

镁合金AZ91D在氯化钠溶液中的腐蚀行为

通过容量法、失重法和电化学阻抗谱(EIS)方法研究了镁合金AZ91D铸件及压铸件在5%氯化钠溶液中的腐蚀及电化学腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X-射线衍射(XRD)方法研究了腐蚀产物表面形貌及其组成。结果表明:两种合金的腐蚀产物相同,由块状的化合物氢氧化镁[Mg(OH)2]和松枝状的水合氢氧化镁氯化物[Mg2Cl(OH)3.4H2O]组成;镁合金AZ91D压铸件的耐腐蚀性能比镁合金AZ91D铸件好;并通过浸泡过程中电荷转移电阻(Rt)和双电层电容(Y)的变化解释了两种合金的耐腐蚀性能差异。     

ZrO2纳米颗粒含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

为了提高AZ91D镁合金的耐蚀性能,利用单极性脉冲电源制备具有不同ZrO₂纳米颗粒含量的微弧氧化膜层,研究纳米ZrO₂颗粒对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响。采用扫描电子显微镜观察复合膜层的表面及截面形貌;同时利用X射线衍射仪分析不同ZrO₂纳米颗粒含量的膜层中的相组成;测试样品的电化学腐蚀性能。结果表明：当电解液中加入1 g/L ZrO₂颗粒时,纳米ZrO₂颗粒能够渗入微弧氧化膜层之中,封闭膜中原有的微孔和微裂纹等缺陷,膜层表面质量较好;随着电解液中ZrO₂颗粒含量由2 g/L增加到3 g/L时,膜层的裂纹明显增多,导致腐蚀介质容易进入膜层发生腐蚀,耐蚀性能下降;在电解液中添加纳米ZrO₂颗粒时,1～3 g/L范围内添加1 g/L ZrO₂纳米颗粒的微弧氧化膜层的耐蚀性能最好。     

钛合金稀土阳极化成膜过程的电化学研究

 对钛合金稀土阳极氧化的电化学过程进行了研究;重点研究了钛合金稀土阳极氧化的成膜过程;分析了不同硫酸浓度,不同成膜电压条件下,电化学参数的变化,讨论了稀土阳极氧化膜的形成机理;通过对阳极氧化膜的 SEM微观形貌图及其他电化学参数的分析,推断氧化膜为分层结构;在一定温度和电压下,对电极电位的变化进行了研究,探讨了稀土阳极氧化膜的形成过程和导电机制;提出了稀土阳极氧化膜是由具有一定半导体特性和电容性的致密层与多孔层构成的,整个成膜过程中导电是由空穴、铈盐离子和溶液离子共同完成的。     

镁合金环保型阳极氧化电解液组成优化及膜层性能的评价

以氢氧化钾和硅酸钠为基础,通过添加辅助成膜剂硼酸钠,添加剂碳酸钠,研制了适合于镁合金AZ31B的环保型阳极氧化电解液.通过4因素3水平的正交实验,以氧化膜耐蚀性作为主要评价指标,确定了最佳的电解液组成:氢氧化钾60g/L,硅酸钠70g/L,硼酸钠60g/L,碳酸钠30g/L.动电位极化曲线、电化学阻抗(EIS)、扫描电镜(SEM)研究表明,镁合金经优化后的电解液氧化后,膜层表面光滑、平整,致密性好,对镁合金基体有良好的防护性;能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)研究表明,氧化膜主要由MgO和Mg2SiO4组成.     

AZ31B镁合金表面含钛涂层的制备及耐蚀性

含钛氧化膜因具有自封孔现象而引起关注。采用四因素三水平正交实验,研究氟钛酸钾(K2TiF6)、植酸(H12Phy)和氟化钠(NaF)浓度以及终电压对氧化膜耐蚀性影响,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和电化学方法表征涂层性能。结果表明:影响氧化膜耐蚀性的主次顺序是植酸浓度NaF浓度终电压 K2TiF6浓度;氧化膜主要由TiO2、MgF2、Mg2PO4F和Mg2TiO4组成;微弧氧化膜可明显提高镁合金的耐蚀性,但随着浸泡时间延长,膜层耐蚀性降低。     

磁控溅射DLC/SiC/Ti多层膜对镁合金摩擦磨损性能的影响

采用室温磁控溅射技术在镁合金(AZ91D)表面制备DLC/SiC/Ti(类金刚石/碳化硅/钛)多层膜(SiC,Ti为中间层),研究了薄膜的纳米压痕行为和膜基系统的摩擦磨损性能.试验结果表明:DLC薄膜具有低的纳米硬度(4.01GPa)和低的弹性模量(40.53GPa),但具有高的硬弹比(0.10);膜基系统具有好的摩擦磨损性能;在以氮化硅球为对磨件的室温干摩擦条件下摩擦系数平均约为0.19,与镁合金相比,磨损速率低了约三个数量级,膜基系统经3.5h磨损后,未出现裂纹和剥落,显著改善了镁合金的抗磨损性能.     

AZ91D镁合金表面浸锌工艺研究

为使AZ91D镁合金表面浸锌时无需采用氢氟酸进行前处理,采用百格试验和盐雾试验等方法对浸锌液主要成份及工艺参数对所得浸锌层性能的影响进行了研究。结果表明:浸锌液中硫酸锌和焦磷酸钾的浓度、浸锌液的温度、pH值以及浸锌时间均对浸锌层的质量有很大影响;最佳浸锌液的组成为:硫酸锌40g/L,焦磷酸钾125g/L,抑制剂20g/L,添加剂80g/L,与工艺参数温度75±5℃,pH值10.5±0.5,时间2~3min;在最佳浸锌条件下可在AZ91D镁合金表面获得浸锌层的结合力良好,耐盐雾时在最佳浸锌条件下可在AZ91D镁合金表面获得浸锌层的结合力良发好,耐盐雾时间为28min,将浸锌后的镁合金进行电镀铜试验,铜镀层结合力与耐蚀性均良好。     

磷酸三乙酯对铝合金阳极氧化膜溶胶凝胶封闭性能的影响

制备适用于铝合金阳极氧化封闭的溶胶凝胶封闭液,并研究磷酸三乙酯(TEP)对氧化膜层形貌、耐蚀性和漆膜结合力的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)观察膜层的微观结构,应用电化学和盐雾试验方法研究了TEP浓度对于膜层耐蚀性能的影响;使用划格法测试膜层的漆膜结合力。探讨了TEP对溶胶凝胶封闭液的缓释机理和封闭机理。结果显示封闭液中TEP的最佳浓度为2%(质量分数),封闭后阳极氧化膜层均匀致密,具有优于传统重铬酸盐封闭的耐蚀性。     

电化学辅助沉积KH-570硅烷对AZ31B镁合金耐蚀性能的影响

采用电化学辅助沉积方法对AZ31B镁合金进行硅烷化处理,借助于动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学测试手段研究了γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)添加量对膜层质量及耐蚀性能的影响,并比较了利用羟基磷灰石(HA)颗粒、铈盐离子(Ce3+)两种改性物质改良硅烷溶液后所制得膜层的质量及耐蚀性能.结果表明:AZ31B镁合金经电化学辅助沉积硅烷处理后,表面生成一层均匀而致密的硅烷透明膜层,有效地减缓了镁合金的腐蚀行为,促使其自腐蚀电流密度大大降低;在硅烷电化学辅助沉积处理过程中,KH-570存在最佳添加量,当其添加体积约为8 mL时所制备出的硅烷膜层质量最好、耐蚀性能最佳;通过改良硅烷溶液,电化学辅助沉积制备的硅烷膜层质量进一步提高,Ce3+改良效果更佳.     

草酸钠体系中Ti-10V-2Fe-3Al钛合金阳极氧化膜的制备与表征

对Ti-10V-2Fe-3Al钛合金在草酸钠为主盐的新型无氟环保电解液体系中的阳极氧化进行了研究,成功制备出阳极氧化膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等仪器研究了氧化膜的形貌、组成和相结构。采用电化学方法研究了阳极氧化后钛合金的耐腐蚀性能。结果表明:膜层具有多孔结构,孔径范围在80nm～1μm之间。膜层的主要成分是无定形的TiO2,同时有锐钛矿相及金红石相TiO2的存在。阳极氧化后钛合金的耐蚀性有显著的提高。     

Effect of sodium tartrate concentrations on morphology and characteristics of anodic oxide film on titanium alloy Ti–10V–2Fe–3Al

The effect of sodium tartrate concentrations on morphology and characteristics of ano-dic oxide film on titanium alloy was investigated. The alloy substrates were anodized in different concentration solutions of sodium tartrate with the addition of PTFE emulsion and their morphol-ogy and characteristics were analyzed. The anodic oxide film presented a uniform petaloid drums and micro-cracks morphology. Additionally, micro-cracks dramatically swelled with the increase of the tartrate concentrations. The thickness of the anodic oxide film increased with the concentra-tions until the concentration reached 15 g/L. The results of Raman analysis illustrate that all sam-ples have similarity in the crystal structure, consisting of mainly amorphous TiO2, some anatase TiO2 and a small amount of rutile TiO2. And the ratios of anatase TiO2 and rutile TiO2 increase with the concentrations until it reaches 15 g/L. Furthermore, the intensity of the peaks increases with enhanced concentrations until the concentration reaches 15 g/L. The corrosion resistance of the anodic oxide film is increased by the sodium tartrate with higher concentrations before 15 g/L. The coefficient of friction of the anodic oxide film reduces with the concentrations until the concentration reaches 15 g/L, then the coefficient of friction of the anodic oxide film increases with the concentrations.     

航空铝合金LC4在酸性介质中的在线腐蚀监测

根据航空铝合金LC4进行阳极化和封孔处理后在不同浓度醋酸溶液中电容的变化进行在线腐蚀监测.阳极化铝合金LC4在醋酸溶液中的电容变化可分为三个阶段,缓慢增长期,快速增长期和大幅振荡期.结合SEM截面观察结果,在缓慢增长期,氧化膜致密耐蚀;在快速增长期,氧化膜变得疏松;大幅振荡期的出现标志着铝合金表面的阳极氧化膜已经被完全腐蚀掉.同时还研究溶液浓度和封孔对电容变化规律的影响.结果表明,可以通过阳极化铝合金LC4在醋酸溶液中的电容变化规律进行腐蚀状况的在线评价.另外,通过LCR数字电桥测得的阻抗-频率图谱与传统测量得到的电化学阻抗谱相比,在变化规律上具有较好的一致性.     

Effects of sodium tartrate anodizing on fatigue life of TA15 titanium alloy

Anodizing is always used as an effective surface modification method to improve the corrosion resistance and wear resistance of titanium alloy.The sodium tartrate anodizing is a new kind of environmental anodizing method.In this work, the effects of sodium tartrate anodizing on mechanical property were studied.The oxide film was performed on the TA15 titanium alloy using sodium tartrate as the film former.The effects of this anodizing and the traditional acid anodizing on the fatigue life of TA15 alloy were compared.The results show that the sodium tartrate anodizing just caused a slight increase of hydrogen content in the alloy, and had a slight effect on the fatigue life.While, the traditional acid anodizing caused a significant increase of hydrogen content in the substrate and reduced the fatigue life of the alloy significantly.     

Influences of pulse frequency on formation and properties of composite anodic oxide films on Ti-10V-2Fe-3Al alloy

A thick composite anodic oxide film was fabricated in an environmentally friendly malic acid electrolyte containing PolyTetraFluoroEthylene (PTFE) nanoparticles on Ti-10V-2Fe-3Al alloys. The influence of pulse frequency on the morphology, microstructure and composition of composite anodic oxide films containing PTFE nanoparticles was investigated using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) equipped with Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Atomic Force Microscopy (AFM) and Raman spectroscopy. The tribological properties in terms of the friction coefficient, wear loss and morphology of worn surfaces were measured by ball-on-disc tests. The electrochemical property was evaluated by potentiodynamic polarization. The results indicated that the titanium dioxide of composite anodic oxide films transformed from anatase to rutile with the change of pulse frequency, which could result from the electrochemical dynamic equilibrium. The combination of PTFE nanoparticles and malic acid electrolyte molecules can influence the energy fluctuation of electrochemical equilibrium and formation of composite anodic oxide films. Moreover, composite anodic oxide films fabricated under the condition of 1.0–2.0 Hz exhibited the best wear resistance and corrosion property. The schematic diagram of the film formation and PTFE nanoparticles spreading process under different frequencies was elucidated.     

前处理工艺对航空铝锂合金硫酸阳极氧化膜层性能影响

针对一种新研制的航空用Al-Li-Cu-Zn-Mg系铝锂合金,采用了光学显微镜、电子显微镜和能谱分析技术,分析碱腐蚀和三酸脱氧两种不同前处理工艺对铝锂合金硫酸阳极氧化膜层的外观、耐蚀性和疲劳性能的影响规律。结果表明:相比三酸脱氧工艺,碱腐蚀工艺对铝锂合金表面的腐蚀程度较深,晶界处的耐腐蚀能力较差,硫酸阳极氧化膜层表面形成了网状晶界形貌;采用碱腐蚀处理的试样疲劳寿命较三酸脱氧处理试样更低,而不同前处理后经过硫酸阳极氧化的试样疲劳寿命相差不大。不同前处理对铝锂合金的硫酸阳极氧化膜层的耐蚀性的影响不大。     

酒石酸钠体系中TC18钛合金阳极氧化膜的制备、表征与疲劳性能

在以酒石酸钠为成膜剂的新型无氟环保电解液体系中对TC18钛合金进行阳极氧化,制备出一种钛合金阳极氧化膜。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪分析了阳极氧化膜的形貌和相结构。采用电化学方法研究了阳极氧化后TC18钛合金的耐腐蚀性能。采用万能高频疲劳试验机进行高频疲劳试验。结果表明：膜层具有沟壑与鼓包的表面形貌。膜层具有非晶态、锐钛矿型及金红石型TiO₂结构,可能有板钛矿TiO₂结构。阳极氧化后TC18钛合金的耐蚀性有显著的提高。阳极氧化后TC18钛合金的拉伸性能与疲劳性能基本不降低,相比于传统硫酸-磷酸型阳极氧化,拉伸性能和疲劳性能得到了一定的改善。     

2198和5A90铝锂合金脉冲阳极氧化膜制备及耐蚀性

在18%(质量分数,下同)H_2SO_4+5%C_2H_2O_4水溶液中,采用脉冲(PC)电流对2198和5A90两种铝锂合金进行阳极氧化处理。用扫描电子显微镜(SEM)观察铝锂合金阳极氧化膜表面和截面形貌;用能谱仪(EDS)对其成分进行面扫描和线扫描;用动电位极曲线检测氧化膜在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性。结果表明:2198和5A90铝锂合金阳极氧化膜主要由Al的氧化物组成;2198合金氧化膜表面存在细小颗粒,厚度约为150μm;5A90合金氧化膜表面存在微孔,为后续封孔处理提供结构条件,厚度约为180μm;用脉冲方法在两种铝锂合金表面生成的较厚阳极氧化膜具有较高的耐蚀性。     

镁合金等离子体氧化时火花变化规律的研究

研究Magoxid工艺中镁合金等离子体氧化的过程,此过程分为三个阶段:普通阳极氧化、微弧氧化以及弧光氧化.随着氧化的进行,施加的电压不断升高,火花由微弧向弧光过渡.而微弧和弧光开始均主要集中于样品的边缘,然后均匀分布于整个样品表面.与微弧氧化阶段相比,弧光氧化阶段火花的数量明显减少,尺寸增大,并且持续的时间延长.与火花变化过程相对应,氧化膜表面孔数量减少,直径逐渐增大.氧化时间超过10min后,氧化膜表面呈现不明显的多孔结构.     

5A05铝合金黑色氧化膜的结构及耐蚀性能

用两步化学氧化法在铝合金表面获得了黑色氧化膜。利用全浸渍腐蚀试验及电化学极化曲线评价了膜的耐蚀性能,利用扫描电子显微镜观察膜的表面形貌,采用能量散射谱(EDS)测定膜的成分。结果表明:铝合金的黑色氧化膜具有网块状结构,膜层主要由O、Al、Mn、Co、Cr五种元素所组成,未经封闭的铝合金氧化膜的耐蚀性能很差,而经重铬酸钾封闭后,耐蚀性大为提高。