电解液体系对镁合金微弧氧化涂层的影响

采用3种电解液体系对AZ91镁合金进行微弧氧化（MAO）处理。通过扫描电子显微镜和能量色散光谱观察涂层的表面形貌和元素组成,利用X射线衍射仪对涂层物相进行分析。同时,通过比较不同电解液体系微弧氧化涂层的粗糙度、润湿角和结合力来评估其特性,并利用极化曲线评价其耐蚀性能。此外,还使用模拟体液（SBF）浸泡实验来评估涂层的生物降解性能。结果显示：微弧氧化涂层具有良好的结合力;不同电解液体系处理得到的涂层在表面形貌和物相上存在差异,其中磷酸盐体系和硅酸盐体系具有较高粗糙度,而铝酸盐体系则具有较低粗糙度;此外,在各个系统中,磷酸盐体系呈现最小的润湿角值,而铝酸盐体系呈现最大值;这些差异导致了磷酸盐体系涂层耐蚀性最强,硅酸盐体系涂层次之,铝酸盐体系涂层耐蚀性最差;模拟体液浸泡21 d后的涂层表面产生了开裂,但耐蚀性得到了提高,这归因于浸泡过程中腐蚀产物和钙磷盐沉积物对于涂层的覆盖作用。     

加热温度对铸态Ti1100氧化及表面形貌的影响

研究了铸态Ti1100在不同温度下保温5小时的氧化增重和表面形貌.结果表明,随着加热温度的升高,铸造Ti1100氧化加重.300℃基本不氧化;500℃-700℃,Ti1100试样增重0.28-0.62%; 1100℃氧化增重严重,达到12.73%;钛的氧化增重为吸氧.用JSM-6360LV型扫描电子显微镜观察试样表面形貌,300-600℃氧化膜极薄且致密;700℃试样表面有少量的氧化腐蚀坑,表面较致密;900℃试样表面有较多的突起氧化层,表面不致密;1100℃氧化层为板片状TiO2.氧化过程为高温时,氧化膜晶粒粗大变得疏松,氧通过氧化膜扩散进基体.     

镁合金微弧氧化的电解液组分研究

利用交流微弧氧化装置对AZ91D镁合金在1组分、2组分、3组分和4组分电解液中进行了微弧氧化处理,并通过电化学测试技术研究了微弧氧化处理后膜层的耐蚀性能.实验结果表明:能显著提高镁合金耐蚀性能的微弧氧化电解液,多为含NaAlO2组分的碱性溶液;电解液中添加H2O2和C4H4O6Na2等组分,可进一步提高膜层的耐蚀性.微弧氧化处理后,膜层表面光滑、均匀、致密,并由尖晶石结构的MgAl2O4相和MgO相组成.NaAlO2组分的存在,能与膜层中的MgO相在微弧氧化过程中一起烧结形成具有尖晶石结构的MgAl2O4耐蚀相,从而提高镁合金的耐蚀性能.     

时间对微弧氧化膜性能的影响

利用微弧氧化技术(MAO),在钛合金表面制备了陶瓷膜层,研究了处理时间(10～22 min)对膜层的形貌、耐磨性、耐蚀性的影响.结果表明,钛合金表面微弧氧化层为多孔结构,随着处理时间的增加,微孔孔径逐渐变小并且微孔分布越来越均匀,膜层耐磨性不断增强,膜层的耐蚀性也不断增强.     

镁合金微弧氧化生物活性电解液的制备研究

为了提高镁合金微弧氧化涂层的生物活性,采用4种不同钙磷系电解液进行微弧氧化处理。利用扫描电子显微镜和能谱仪分析试样的表面形貌和元素,使用AFM进行微观结构表征,对涂层厚度进行测量并计算涂层的孔隙率。结果表明Ca(H2PO4)+Na OH体系可以成功制备出胶体溶液作为电解液,有利于钙磷物质的沉积。当Ca(H2PO4)2和Na OH摩尔比1:4,浓度分别为(10g/l,6.5g/l)、(15g/l,10g/l)和(20g/l,13g/l)时,所制备的涂层的厚度分别为5.1μm、6.3μm和8.3μm。涂层的孔隙率分别为53%、64%和63%。AFM中显示微区内晶粒尺寸随着浓度的增加而增加,涂层颗粒尺寸由358nm增加到508nm。Ca(H2PO4)2和Na OH的浓度为10g/l,6.5g/l时微观范围内颗粒分部不均匀,且凸起比较尖锐。浓度增加至15g/l,10g/l时微孔分布均匀,凸起间连接的比较圆滑,微区内颗粒数量增多。涂层的钙磷比由0.17增加至0.25。     

脉冲占空比对钛合金微弧氧化膜的影响

为了研究脉冲占空比的变化对钛合金微弧氧化的影响,在15%~70%间的不同占空比下对钛合金进行微弧氧化处理,分析了微弧氧化膜的表面形貌、厚度、孔隙率、表面粗糙度及相组成随脉冲占空比的变化情况。结果表明:随着脉冲占空比的增加,膜层的厚度、表面孔径、表面孔隙率、粗糙度均呈增大趋势;膜层中的金红石型二氧化钛随占空比的增加而增多,锐钛矿型二氧化钛则减少。     

影响铝合金微弧氧化成膜效率的因素分析

为了解决目前微弧氧化技术中存在的高电能消耗及低处理效率问题,采用低能耗微弧氧化工艺在铝表面制备氧化物陶瓷膜层,测量并分析电解液成分和质量密度、工艺条件对成膜效率的影响,研究了影响铝合金微弧氧化成膜效率的因素和作用机理,提出了降低工艺能耗的技术途径.结果表明:通过改变添加剂成分和质量浓度、脉宽、峰值电压和处理时间等工艺参数可以有效提高陶瓷膜层沉积效率.在制备过程中平均电流密度均能控制在1 A/dm2以下,平均单位成膜效率为2.8~3.2 kW.h/(m2.μm),获得膜层厚度为25~30μm.所制备的氧化铝陶瓷层的相结构、厚度、粗糙度和硬度等参数与通常微弧氧化技术制备的陶瓷膜相似.     

电解液温度对纯钛表面微弧氧化涂层耐磨性影响

为合理改善TA2纯钛耐磨性与装饰性,延长TA2纯钛使用寿命并拓展其使用领域,以磷酸三钠(Na3PO4)、氢氧化钠(NaOH)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、硫酸镍(NiSO4)、钨酸钠(Na2WO4)为主要电解液原料,在TA2纯钛表面制备了绿色微弧氧化膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、材...     

新型环保镁合金微弧氧化复合电解液体系的优化

用正交实验法对新型环保硅酸盐-钨酸盐复合体系镁合金微弧氧化电解液进行优化处理,研究了电解液中各个组分对膜层外观形貌和周腐蚀率的影响,得到了最佳的溶液配方,并对最佳配方得到的微弧氧化陶瓷层的表面和截面形貌以及电化学腐蚀性能进行了分析。结果表明:最佳的硅酸盐-钨酸盐复合体系溶液配方为硅酸钠(Na2SiO3)15g/L、钨酸钠(Na2WO4)2g/L、氢氧化钠(NaOH)3g/L、甘油8mL/L,此时膜层具有最优的综合性能。     

处理频率对TC4钛合金微弧氧化膜特性的影响

利用自制多功能微弧氧化膜的制备系统对TC4钛合金进行表面处理, 通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究脉冲频率(f)对氧化膜生长特性、 表面形貌和相组成的影响. 结果表明, 当f≤2 000 Hz时, 成膜速率随f增加迅速减小; 当2 000 Hz＜f＜4 000 Hz时, 成膜速率随f增加而减小的趋势变缓; 当f≥4 000 Hz时, 成膜速率不随f发生变化. 该氧化膜表面多孔, 随f的增加, 膜表面微孔尺寸逐渐减少, 微孔密度逐渐增加. 膜层主要由锐钛矿和金红石相TiO2及少量不饱和氧化物TiO2-x（0.02＜x＜0.07）相组成, 其中锐钛矿和金红石相TiO₂的相对含量随f的变化不明显, 而TiO_2-x的相对含量当f≤2 000 Hz时较高, 当f＞2 000 Hz时, TiO_2-x的相含量明显减少.      

镁合金微弧氧化过程控制与监测系统

为提高微弧氧化效率,建立适应工业化生产的电源参数数据库,以自行研制的大功率微弧氧化电源为平台开发一套过程监控系统,实现对实验过程中各个过程的准确控制及详细的参数设置.以提出的微弧氧化3阶段和微弧放电的4过程理论为基础,分别在恒电压增量和恒定电流2种模式下进行工艺试验,给出一组能够适合多数型号镁合金微弧氧化的工艺参数.VB编写的控制软件利用串口与硬件通讯,实现对硬件的控制及对实验过程数据的采集、处理并实时动态显示.     

微弧氧化法制备镁基羟基磷灰石/碳纳米管复合生物涂层及其性能研究

 通过化学沉淀法制备了羟基磷灰石/碳纳米管纳米(HA/CNTs)复合粉体,并作为电解液的添加剂,采用微弧氧化方法(MAO)制备了镁合金表面MAO/HA/CNTs 复合活性涂层。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和电化学工作站,研究所制备的复合粉体的形貌和物相组成、复合粉体对微弧氧化涂层表面形貌和在模拟体液(SBF)中耐腐蚀性能和生物活性的影响。结果表明,所制备的HA/CNTs 复合粉体结晶良好,无其他杂质相;复合粉体在微弧氧化过程中沉积在样品表面,对微弧氧化涂层起到封孔作用。MAO/HA/CNTs 样品的腐蚀电位为-1.50 V,经过30 天的SBF 浸泡后,表面沉积了大量的亚微米级别的颗粒沉积物,相比于镁基体和MAO 样品具有更好的生物活性和耐腐蚀性。     

镁合金微弧氧化膜层结构

在硅酸盐碱性溶液中，采用恒电流控制模式，在电流密度为20A／dm^2时，以镁舍金AZ91为基体制备微孤氧化薄膜。利用X射线衍射分析手段对制得的微孤氧化膜层进行相结构分析，通过扫描电子显微镜对氧化膜层的表面、横截面及断口等进行研究，还探讨了表面疏松层和致密层的形成机制。研究结果表明：制得的镁舍金微孤氧化膜由MgO，MgSiO3和MgAl2O4等相组成；微孤氧化膜层由表面疏松层和致密层构成；镁合金微孤氧化形成的表面疏松层为多孔结构，这种孔呈网络结构分布；而形成的致密层结构非常致密，没有发现孔洞，而且它和基体的结合非常紧密；表面疏松层和致密层是经过“成膜→击穿→溶化→凝固→烧结……”等一系列循环过程形成的。     

负脉冲对铝合金微弧氧化的影响

采用自行研制的100 kW大功率微弧氧化电源设备,对LY12铝合金进行表面处理。研究了加载不同个数负脉冲时,铝合金微弧氧化处理过程中电压、电流的变化规律,并利用涡流测厚仪和表面粗糙度仪对陶瓷层的生长厚度及表面粗糙度进行测量。试验结果表明:随着负脉冲个数的增加,负电流值也随之增加;负脉冲个数越多,陶瓷层的生长时间越短,相反溶解时间越长;在相同处理时间内,陶瓷层的生长厚度和表面粗糙度均随负脉冲个数的增加而降低。该现象与负脉冲加载过程中陶瓷层的溶解反应相关。     

钛合金微弧氧化工艺参数与陶瓷膜〖KH*2〗数学模型的建立及实验研究

 建立钙磷电解液体系下微弧氧化工艺参数与陶瓷膜特性相关的数学模型,微弧氧化工艺参数（电源电压U_m、电流密度J、占空比η、溶液电导率、阳极氧化膜气体介电常数等）与陶瓷膜表面形貌、厚度、电流响应有一定关系.在钙磷电解液体系下,通过实验考察电解液强电解质NaOH浓度对陶瓷膜特性的影响,测试电压模式下电流响应曲线.实验表明:电压模型下,陶瓷膜在40s左右成膜;膜表面形貌受NaOH浓度影响较大;低浓度下模型模拟电流响应曲线与实验结果吻合性较好,可为钙磷电解液体系下确定适宜的NaOH浓度提供参考依据.     

处理面积对AZ31B镁合金微弧氧化负载特性的影响

为了明确处理过程中试样面积对微弧氧化负载特性及膜层性能的影响,采用单极性脉冲电源模式,对4个具有不同面积的AZ31B镁合金试样进行微弧氧化处理.处理中采用LCR测试仪采集负载的等效电阻和等效电容值,用示波器记录负载的电压、电流波形,并用MATLAB对负载电压波形进行拟合,以研究试样面积对微弧氧化处理过程中负载特性的影响.结果表明:随着处理电压的升高,所有的负载等效电容都持续减小,等效电阻都持续增大,负载的放电时间常数不断增大,等效电阻的增大说明膜层厚度随处理电压的增高而不断增长.此外,随着处理面积的增大,相同电压下负载的等效电阻不断减小,负载电容不断增大,负载的放电时间常数不断减小,说明随着面积的增大,膜层的增长变慢,而且面积越大的试样,负载波形更接近于方波,因此对单极性脉冲的实用性越好.     

微弧氧化WE43镁合金人工髋关节摩擦磨损行为研究

在硅酸钠体系中对WE43镁合金人工髋关节进行微弧氧化,采用扫描电镜（SEM）观察微弧氧化膜层表面微观形貌,进而进行摩擦磨损性能试验,探讨其磨损机制。结果表明,经微弧氧化后可得到生长均匀、致密的氧化层;微弧氧化膜层具有一定的减摩效果和抗循环疲劳的能力,抗磨效果良好;微弧氧化WE43镁合金在低中载荷下磨损机制为磨粒磨损,高载荷下为磨粒磨损与剥落磨损并存。     

不同电压下CrO3对镁合金微弧氧化膜的影响

在硅酸盐体系电解液中加入CrO3制备微弧氧化膜,并研究不同电压下CrO3对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响.结果表明:硅酸盐系电解液中CrO3的加入使膜层中生成新的物相MgCr2O4,该物相具有尖晶石结构,有利于提高膜层的耐蚀性,且CrO3加入后获得绿色的微弧氧化膜,其中起显色作用的物质就是MgCr2O4.随着CrO3...