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有色金属表面微弧氧化膜层封孔技术研究进展

材料保护 2021年第1期54卷 154-161页

作者：张慧杰向午渊杨胜欧阳涛肖芬湖南湘投金天科技集团有限责任公司湖南长沙410012 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)海洋工程材料与腐蚀控制创新团队广东珠海519080

从微弧氧化后处理封孔技术及微弧氧化自封孔技术两方面归纳了近年来国内外有色金属表面微弧氧化膜层封孔技术的发展情况,分析了各种微弧氧化封孔技术的特点,总结了各种封孔技术在有色金属表面处理中的应用,指出了微弧氧化封孔技术未来... 详细信息

从微弧氧化后处理封孔技术及微弧氧化自封孔技术两方面归纳了近年来国内外有色金属表面微弧氧化膜层封孔技术的发展情况,分析了各种微弧氧化封孔技术的特点,总结了各种封孔技术在有色金属表面处理中的应用,指出了微弧氧化封孔技术未来的研究方向。

关键词：有色金属微弧氧化自封孔后处理封孔表面处理

二次电压对AZ91D镁合金微弧氧化封孔的影响

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表面技术 2017年第5期46卷 12-16页

作者：陈宏黄杰陈永楠郝建民张鸽长安大学西安710064

目的提高镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性。方法在锆盐体系电解液中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,通过调节二次电压对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的孔隙进行封闭,采用XRD、SEM和电化学测试分别对微弧氧化膜层的物相、表面形貌和耐蚀性进行了... 详细信息

目的提高镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性。方法在锆盐体系电解液中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,通过调节二次电压对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的孔隙进行封闭,采用XRD、SEM和电化学测试分别对微弧氧化膜层的物相、表面形貌和耐蚀性进行了研究。结果二次电压对膜层的相成分没有影响,主要相组成为MgO、MgF_2、ZrO_2、Mg_2Zr_5O_(12)。随着二次电压的升高,膜层表面放电微孔孔径先减小后增大,孔隙率先降低后升高。与没有二次电压相比,施加二次电压的腐蚀电流降低2~3个数量级,极化电阻升高1~2个数量级,耐蚀性明显提高,且当二次电压为160 V时,膜层的极化电阻最高,耐蚀性最好。结论二次电压能够对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的孔隙进行封闭,进而阻止腐蚀液通过微孔进入基体,提高膜层的耐蚀性。

关键词：镁合金微弧氧化自封孔耐蚀性孔隙率二次电压

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镁合金表面微弧氧化自封孔膜层研究进展

铸造设备与工艺 2022年第4期 71-76页

作者：王新明魏渊栋刘宝胜太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024

传统微弧氧化膜层表面呈多孔结构,在一定程度上影响了其性能,从而限制其应用和发展,因此对膜层进行封孔处理被广泛应用。其中在膜层制备过程中实现自封孔,工艺简化、高效、性能良好,因而成为微弧氧化封孔工艺领域的研究焦点。论文综述... 详细信息

传统微弧氧化膜层表面呈多孔结构,在一定程度上影响了其性能,从而限制其应用和发展,因此对膜层进行封孔处理被广泛应用。其中在膜层制备过程中实现自封孔,工艺简化、高效、性能良好,因而成为微弧氧化封孔工艺领域的研究焦点。论文综述了近年来,镁合金表面微弧氧化自封孔膜层制备及性能研究进展,并阐述了自封孔工艺存在的问题和改进方案,表明可以通过加入不同添加剂或外加电场来实现微弧氧化膜层的自封孔。

关键词：镁合金微弧氧化自封孔添加剂外加电场

氧化石墨烯调控GO/TiO_(2)陶瓷膜层自封孔效应研究

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稀有金属材料与工程 2021年第10期50卷 3621-3626页

作者：陈永楠郭紫薇杨泽慧赵秦阳张龙徐义库郝建民占海飞赵永庆长安大学材料科学与工程学院陕西西安710064 昆士兰科技大学澳大利亚布里斯班4001 西北有色金属研究院陕西西安710016

自封孔是调控微弧氧化膜层孔结构,改善膜层耐磨性和耐蚀性等性能的重要技术之一。针对物理封孔稳定性差和封孔剂膨胀作用对膜层结构的显著影响,本实验利用氧化石墨烯自身的导电特性,制备具有减摩效应的GO/TiO_(2)微弧氧化自封孔陶瓷膜层... 详细信息

自封孔是调控微弧氧化膜层孔结构,改善膜层耐磨性和耐蚀性等性能的重要技术之一。针对物理封孔稳定性差和封孔剂膨胀作用对膜层结构的显著影响,本实验利用氧化石墨烯自身的导电特性,制备具有减摩效应的GO/TiO_(2)微弧氧化自封孔陶瓷膜层,研究了氧化石墨烯浓度对微弧氧化陶瓷膜层孔结构和减摩性能的影响。研究发现,通过添加氧化石墨烯,可以改变电解液电化学平衡过程,从而实现对GO/TiO_(2)陶瓷膜层孔结构的调控。其中,氧化石墨烯浓度为5 g/L时制备出自封孔陶瓷膜层(G5),其孔隙率、孔径和平均摩擦系数分别为3.6%、2.5μm和0.1,相较于氧化石墨烯浓度为0g/L的膜层(G0)分别下降了83.2%、78.4%和87.5%。研究认为,微弧氧化陶瓷膜层表面孔结构可以通过控制氧化石墨烯浓度,进而影响胶体沉积和能量释放进行调控,这为制备具有减摩效应的自封孔微弧氧化膜层提供了新思路。

关键词：自封孔微弧氧化钛合金氧化石墨烯减摩性能

AZ91D镁合金外加电场下自封孔微弧氧化膜层微观形貌及耐蚀性

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稀有金属材料与工程 2017年第10期46卷 3098-3104页

作者：陈宏黄杰陈永楠郝建民丁业立长安大学陕西西安710064 山东交通学院山东威海264200

采用外加电场微弧氧化技术实现自封孔,并研究了不同孔结构膜层的耐蚀性能;讨论了封孔过程中胶体运动-电位-孔结构之间的规律性关系,评价了自封孔后膜层腐蚀性能。结果表明:膜层中的多孔结构是腐蚀介质的通道,自封孔后耐蚀性能提高。此外... 详细信息

采用外加电场微弧氧化技术实现自封孔,并研究了不同孔结构膜层的耐蚀性能;讨论了封孔过程中胶体运动-电位-孔结构之间的规律性关系,评价了自封孔后膜层腐蚀性能。结果表明:膜层中的多孔结构是腐蚀介质的通道,自封孔后耐蚀性能提高。此外,耐蚀性与孔隙率及封孔填充物的成分和形态具有极大的相关性。通过调整外加电场强度和时间可以实现对自封孔的调控,从而改善耐蚀性能。

关键词：镁合金微弧氧化耐蚀性自封孔

镁合金外电场—微弧氧化制备自封闭型ZrO2膜层

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镁合金外电场—微弧氧化制备自封闭型ZrO2膜层

作者：杨敏长安大学

学位级别：硕士

微弧氧化技术是近年来公认的有发展前景的一种表面处理方法。镁合金进行微弧氧化处理后的耐磨性、耐蚀性以及电绝缘性都得到了很大的提高。由于微弧氧化陶瓷膜生长过程中存在微弧放电通道,腐蚀介质能通过微孔逐渐深入陶瓷膜内部,进而到... 详细信息

微弧氧化技术是近年来公认的有发展前景的一种表面处理方法。镁合金进行微弧氧化处理后的耐磨性、耐蚀性以及电绝缘性都得到了很大的提高。由于微弧氧化陶瓷膜生长过程中存在微弧放电通道,腐蚀介质能通过微孔逐渐深入陶瓷膜内部,进而到达镁合金基体,造成镁合金的腐蚀破坏。为了减缓腐蚀,除了对微弧氧化陶瓷膜中添加耐蚀成分以外,更重要的是要对微弧氧化陶瓷膜中的微孔进行有效的封闭。本文利用微弧氧化—外加电场技术在镁合金表面制备自封闭型微弧氧化膜。在电解液添加纳米Zr O2粉体生成Zr(OH)4胶体,改变pH值生成Zr(OH)4胶体,通过外加电场驱动胶体颗粒在镁合金微弧氧化膜表面微孔内富集,参与等离子火花放电、烧结,达到膜层生长与微孔封闭一次性完成。通过SEM(扫描电子显微镜)、EDS(能谱元素图谱分析)和电化学腐蚀测试分析封闭型微弧氧化膜的微观组织结构,封孔物质的元素构成及耐蚀性。研究结果表明,微弧氧化膜表面微孔被有效封闭,封孔物质主要为Zr、O、Mg、F;锆盐体系溶液制备的微弧氧化膜层主要由ZrO2组成;随着外电场电压的增加,一方面提高了驱动带负电的Zr(OH)4胶体的速率,更多的Zr(OH)4胶体定向移动到镁合金微弧氧化表面在微孔内富集,参与等离子火花放电、烧结;另一方面孔内胶体的致密性加强,耐蚀性提高;随着外电场作用时间的增加,膜层厚度增加,也使得耐蚀性大大提高。

关键词：微弧氧化外加电场自封孔耐蚀性

镁合金原位封孔型微弧氧化膜层的成膜机理研究

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镁合金原位封孔型微弧氧化膜层的成膜机理研究

作者：董凯辉沈阳工业大学

学位级别：硕士

镁合金是最轻的金属结构材料，密度只有铝的2/3，钢的1/4，而且具有优异的物理机械性能，在航空、航天、军工、民用等领域都有广阔的应用前景。但是镁合金的耐蚀性差，成为制约其发展的关键因素。目前，微弧氧化是一种理想的镁合金防护... 详细信息

镁合金是最轻的金属结构材料，密度只有铝的2/3，钢的1/4，而且具有优异的物理机械性能，在航空、航天、军工、民用等领域都有广阔的应用前景。但是镁合金的耐蚀性差，成为制约其发展的关键因素。目前，微弧氧化是一种理想的镁合金防护技术，具有价格低廉、环保、工艺简单等优点，但传统的微弧氧化膜中存在大量微孔，影响膜层的保护性。在前期工作中发展了一种新型氟钛酸盐微弧氧化电解液，获得的膜层中含有化学稳定性更高的钛氧化物，并且膜中的微孔在成膜过程被原位封闭，大大改善了氧化膜的致密性。新型微弧氧化膜的耐蚀性比传统微弧氧化膜的提高了5~6倍。针对这种新型微弧氧化技术，本文对成膜过程的电参数进行了优化，并对氧化膜的形成以及封孔物质的沉积过程进行研究。采用单因素法考察了电流密度、氧化电压、氧化时间、频率及占空比对氧化膜质量的影响，最终确定了最佳的电参数条件：电流密度3A dm-2，恒流氧化至420V，无需再恒压处理，频率800Hz，正占空比30%。成膜过程研究发现，在微弧氧化初期，基体表面形成一层致密的钝化膜，主要成分为MgO，MgF2和AlPO4。电解液中F离子的添加对初期形成钝化膜的致密性有积极的作用。在钝化膜击穿后一段时间，MgO成为主要的成膜物质。伴随着电压的升高，MgF2和MgO持续的生成，微孔尺寸逐渐增大，微孔数量有所降低。当氧化电压继续升高到一定值时，部分钛的氧化物以Ti3O5的形式开始生成，且含量逐渐增加，膜层颜色逐渐从乳白色转变为蓝色。当氧化电压达到300V时，部分微孔已实现自封闭，氧化至420V时，几乎所有微孔都有封孔物质的填充。封孔物质的沉积过程研究发现，PB比大于1的钛氧化物在膜层表面以及微孔内壁的沉积有利于提高膜层的致密性,显著降低微孔数量，提高微孔处释放的能量，大量能量释放所造成的微孔内外气压差使得氧化后期的成膜物质更倾向于沉积在微孔的内部而不是膜层表面。接下来的冷凝过程中，凝固点低的MgF2最后冷凝，从而实现了微孔的自封闭。实验数据显示，当膜层中钛元素的含量达到5at.%以上时，有利于MgF2在微孔内的沉积，而最终实现自封孔效果。

关键词：镁合金微弧氧化氟钛酸盐体系耐腐蚀性自封孔