LY12鋁合金微弧氧化黑色陶瓷膜結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性

以球-面接觸方式,在300μm振幅下,用umt摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)研究了頻率以及水介質(zhì)對(duì)ly12鋁合金摩擦系數(shù)和磨損量的影響,并用動(dòng)電位法對(duì)ly12腐蝕磨損前后進(jìn)行了電化學(xué)測(cè)試。結(jié)果表明,隨著頻率的增加,ly12在兩種水溶液中的摩擦系數(shù)均呈下降趨勢(shì),雖然雨水對(duì)鋁合金具有減摩作用,但ly12在雨水中的腐蝕磨損量始終比在純水中的高,從而使腐蝕磨損呈正交互作用,ly12在雨水中的腐蝕磨損機(jī)制在低頻下呈典型的磨粒磨損,高頻下則為磨粒磨損伴隨腐蝕疲勞。

為了有效提高武器零件海上抗鹽霧性能,軍方要求采用有效措施,使鋁合金材料能通過(guò)gjb150.11a-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法-鹽霧試驗(yàn)》中的96h抗鹽霧要求,通過(guò)采用表面導(dǎo)電氧化加封固體薄膜保護(hù)劑的工藝方法,在ly12鋁合金表面成功制備具有抗鹽霧功能的防護(hù)膜,依據(jù)gjb150.11a-2009進(jìn)行了96h抗鹽霧試驗(yàn),達(dá)到了海上產(chǎn)品考核標(biāo)準(zhǔn)要求。

在鋁酸鈉溶液中,利用微等離子體氧化技術(shù),在tc4鈦合金表面原位生長(zhǎng)復(fù)合氧化物陶瓷膜,研究了陶瓷膜的相組成、形貌和陶瓷膜對(duì)鈦合金耐酸腐蝕的影響.陶瓷膜由al2tio5,α-al2o3和金紅石型tio2構(gòu)成;整個(gè)膜層由致密層和疏松層組成.在鹽酸和硫酸中陶瓷膜使得鈦合金耐酸腐蝕特性提高了5倍左右.帶有陶瓷膜的鈦合金在硝酸中的腐蝕速率為膜層的溶解速率.

以adc12鋁合金為基材,采用mao240/750微弧氧化設(shè)備制備了黑色微弧氧化陶瓷膜,采用膠帶粘扯法和金相殘余應(yīng)力撕裂法檢測(cè)陶瓷膜結(jié)合力,研究了溫度、占空比和電壓等能量參數(shù)對(duì)陶瓷膜結(jié)合力的影響。結(jié)果表明,溫度越高,陶瓷膜與基體之間的結(jié)合情況越好,溫度對(duì)結(jié)合力的影響是通過(guò)電介質(zhì)的電離程度來(lái)實(shí)現(xiàn)的;結(jié)合力隨著占空比和電壓的升高而增強(qiáng),電壓過(guò)高,將產(chǎn)生燒蝕現(xiàn)象;陶瓷膜的結(jié)合力與致密層的厚度有關(guān),致密層厚度越大,附著情況越好;滿足工程應(yīng)用的能量參數(shù)值分別為溫度45℃、占空比18%和電壓600v左右。

用硅酸鹽體系電解液進(jìn)行鋁合金微弧氧化時(shí),氧化膜表面出現(xiàn)白色斑點(diǎn)狀物,影響零件質(zhì)量和外觀,對(duì)這種白色斑點(diǎn)狀物進(jìn)行eds和xrd成分測(cè)試,同時(shí)還對(duì)形成原因進(jìn)行分析。結(jié)果表明,白色斑點(diǎn)狀物是由sio2聚集而成。

　介紹了微等離子體氧化工藝用于鋁合金表面生成黑色陶瓷膜的技術(shù),分析了各種工藝參數(shù)對(duì)膜層色澤的影響,并討論了著色工藝中易出現(xiàn)的缺陷及其解決措施。

采用模擬活塞-缸套運(yùn)動(dòng)形式的往復(fù)式滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)比研究了鋁合金微弧氧化陶瓷層、電鍍硬鉻鍍層及耐磨磷釩銅鑄鐵的摩擦磨損特性;利用掃描電子顯微鏡觀察分析了磨損表面形貌,進(jìn)而探討了油潤(rùn)滑條件下微弧氧化陶瓷層的磨損機(jī)制及其影響因素.結(jié)果表明:鋁合金微弧氧化陶瓷層在油潤(rùn)滑條件下的耐磨性能顯著優(yōu)于電鍍硬鉻鍍層和磷釩銅鑄鐵;陶瓷層中的微孔有利于改善其在油潤(rùn)滑條件下的耐磨性能;不同厚度的微弧氧化陶瓷層在穩(wěn)定磨損階段的磨損質(zhì)量損失變化不大.

研究了脈沖頻率對(duì)陽(yáng)極氧化膜耐蝕性的影響。采用掃描電鏡(sem)觀察陽(yáng)極氧化膜的微觀形貌和厚度變化,采用動(dòng)電位極化曲線測(cè)量方法和中性鹽霧試驗(yàn)評(píng)價(jià)了氧化膜耐腐蝕性。結(jié)果表明,陽(yáng)極氧化膜厚度隨脈沖頻率增大而增加,在1300hz以下時(shí)耐蝕性隨頻率增大而增加,1000hz時(shí)耐蝕性最好,當(dāng)頻率達(dá)到1300hz時(shí)氧化膜裂紋增多,耐蝕性下降。

利用微弧氧化技術(shù)在zl205a鋁合金表面制備陶瓷層;用掃描電鏡對(duì)膜層形貌及結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,分析了膜層典型形貌的形成過(guò)程;用x射線衍射儀對(duì)膜層相組成進(jìn)行分析;對(duì)不同厚度微弧氧化膜層的試樣進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。結(jié)果表明:所制得的膜層由α-al2o3、γ-al2o3及δ-al2o3組成;膜層厚度小于30μm時(shí),耐蝕性能隨著膜層厚度的增大提高明顯,當(dāng)膜厚為30～50μm時(shí),耐蝕性能隨著膜厚的增加提高幅度減小,膜厚大于50μm時(shí),其耐蝕性能變化不明顯。

以設(shè)計(jì)的a1-pb-bi-ga-in系鋁合金為研究對(duì)象，采用恒電流測(cè)試，極化曲線，交流阻抗等測(cè)試方法，研究其電化學(xué)性能。結(jié)果表明，pb、bi元素均會(huì)使開(kāi)路電位負(fù)移；bi元素的添加會(huì)使得工作電位正移，電流效率降低；其中a4試樣鋁合金在3％nacl溶液中的腐蝕溶解比較均勻，陽(yáng)極極化率都比較小，電化學(xué)性能良好。

用硫酸陽(yáng)極氧化法獲得了鋁陽(yáng)極氧化膜,并在100℃的沸水中進(jìn)行封孔。用電化學(xué)法優(yōu)化了沸水封孔條件,根據(jù)塔菲爾曲線得到封閉液最佳ph值為5.5~6.5,最佳封閉時(shí)間為20min。

ZL101A鑄鋁合金和LY12硬鋁同槽硬氧化的研究

ly12鋁板性能（成分）介紹 ly12鋁板在不同溫度下的典型抗拉、屈服性能。 合金和狀態(tài)溫度抗拉極限mpa屈服極限mpa伸長(zhǎng)率% ly12-t4t351-ly12-t6t651ly12-cz 溫度抗拉極限mpa屈服極限mpa伸長(zhǎng)率% ly12鋁合金應(yīng)用范圍 ly12鋁板廣泛應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)（蒙皮、骨架、肋梁、隔框等）、鉚釘、導(dǎo)彈構(gòu)件、卡車(chē) 輪轂、螺旋槳元件及其他各種結(jié)構(gòu)件。 ly12鋁板（鋁棒）化學(xué)成分（%） 硅si:0.50鐵fe:0.50銅cu:3.8～4.9錳mn:0.3～0.9鎂mg:1.2～1.8鉻 cr:0.10鎳ni:-- 鋅zn:0.25鈦ti:0.15其它:0.15鋁al:余量 力學(xué)性能 抗拉強(qiáng)度σb(mpa)：205～420 伸長(zhǎng)率δ10(%)：12～15

硅酸鈉是影響微弧氧化過(guò)程和微弧氧化膜結(jié)構(gòu)的重要因素之一。采用恒壓模式,以na2sio3,ch3coona,edta.2na為溶液,在tc4鈦合金表面微弧氧化制備了陶瓷涂層,研究了na2sio3濃度對(duì)起弧電壓,電極電流,陶瓷膜厚度、表面形貌、粗糙度以及陶瓷膜相組成的影響。結(jié)果表明:na2sio3有降低起弧電壓和電極電流的作用;隨na2sio3濃度的增大,陶瓷膜厚度、表面粗糙度增加;陶瓷膜層主要由銳鈦礦型tio2、金紅石型tio2和無(wú)定型硅氧化物相組成,隨na2sio3濃度的增加,陶瓷膜中的無(wú)定型硅氧化物相對(duì)含量增加。

采用室內(nèi)海水浸泡試驗(yàn)、銅離子浸泡試驗(yàn)、電偶試驗(yàn)等方法研究了微弧氧化層和封孔處理對(duì)6061鋁合金耐海水腐蝕性能的影響。結(jié)果顯示,微弧氧化后鋁合金在海水中的腐蝕形貌為點(diǎn)蝕,封孔處理可明顯降低點(diǎn)蝕的發(fā)生。與銅合金偶合對(duì)微弧氧化鋁合金的腐蝕加速較大,在實(shí)際使用中應(yīng)盡量避免兩種材料的電接觸。

　為了給研究微弧氧化起弧的能量臨界條件奠定基礎(chǔ),以達(dá)到制備高產(chǎn)能、低能耗微弧氧化裝備的目的,對(duì)微弧氧化起弧前后不同氧化時(shí)間的鋁合金6061試樣進(jìn)行了電性能測(cè)試、能譜成分分析和掃描電鏡表面形貌分析,測(cè)定了微弧氧化起弧的表面臨界條件,揭示了起弧前試樣表面變化過(guò)程和起弧后陶瓷層的生長(zhǎng)特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鋁合金起弧的表面臨界條件是試樣的整個(gè)表面覆蓋一層電阻為04ω的alxoy膜;起弧前,非晶態(tài)alxoy氧化物以點(diǎn)面方式生長(zhǎng);起弧后,起弧面呈樹(shù)枝狀生長(zhǎng),膜層電阻快速增大。

收稿日期:2009-05-27;修回日期:2009-07-22 基金項(xiàng)目:河南省教育廳科技攻關(guān)項(xiàng)目(2009a150010) 作者簡(jiǎn)介:王愛(ài)榮,1965年出生,教授,從事應(yīng)用化學(xué)的教學(xué)和研究工作。e-mai:lwair@hist.edu.cn 5a05鋁合金黑色氧化膜的結(jié)構(gòu)及耐蝕性能 王愛(ài)榮朱芳坤楊鳳霞安彩霞 (河南科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,新鄉(xiāng)453003) 文摘用兩步化學(xué)氧化法在鋁合金表面獲得了黑色氧化膜。利用全浸漬腐蝕試驗(yàn)及電化學(xué)極化曲線評(píng) 價(jià)了膜的耐蝕性能,利用掃描電子顯微鏡觀察膜的表面形貌,采用能量散射譜(eds)測(cè)定膜的成分。結(jié)果表 明:鋁合金的黑色氧化膜具有網(wǎng)塊狀結(jié)構(gòu),膜層主要由o、al、mn、co、cr五種元素所組成,未經(jīng)封閉的鋁合金 氧化膜的耐蝕性能很差,而經(jīng)重鉻酸鉀封閉后,耐

以往就純鈦材表面微弧氧化陶瓷層表面積對(duì)提供羥基磷灰石生長(zhǎng)條件的研究不多,為此,在na2hpo4電解液中,采用微弧氧化法在純鈦材表面制得多孔結(jié)構(gòu)的二氧化鈦陶瓷層。研究了正向電壓、頻率對(duì)微弧氧化陶瓷層組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,隨正向電壓升高,膜厚增加,孔徑增大,表面變得粗糙;隨頻率的增加,膜層表面變得光滑,孔徑減小,膜厚減小;在正向電壓450v、頻率600hz時(shí)得到均勻的多孔結(jié)構(gòu);陶瓷層主要由銳鈦礦型tio2和少量非晶組成,有利于羥基磷灰石生長(zhǎng)。

為了制定合理的鋁合金板多道次成形工藝,需確定每道次的粗晶臨界應(yīng)變.通過(guò)將單向拉伸試件拉伸到不同預(yù)應(yīng)變,然后熱處理測(cè)定晶粒度的方法,分別研究了不同預(yù)變形對(duì)退火和淬火熱處理后ly12鋁合金板晶粒度的影響.結(jié)果表明,不同預(yù)變形對(duì)退火熱處理后晶粒度無(wú)影響;對(duì)淬火熱處理后晶粒度影響顯著,而且存在一個(gè)臨界應(yīng)變,當(dāng)預(yù)應(yīng)變大于該臨界應(yīng)變時(shí),晶粒突然長(zhǎng)大.對(duì)于包鋁層,該臨界應(yīng)變小于0.8%;對(duì)于基體,該臨界應(yīng)變?cè)?%左右.對(duì)于ly12鋁合金板多道次成形工藝設(shè)計(jì),退火前道次極限變形量的制定不需考慮粗晶影響,淬火前道次變形量的制定需考慮粗晶臨界應(yīng)變.

研究5052鋁合金微弧氧化膜在70℃/7%nacl溶液中浸泡不同時(shí)間的開(kāi)路電位和電化學(xué)阻抗譜變化,分析微弧氧化膜層的防腐機(jī)理。研究表明,高溫腐蝕溶液可快速通過(guò)微弧氧化膜缺陷滲透到基體鋁合金表面,從而引發(fā)基體金屬腐蝕;但腐蝕產(chǎn)物在膜層缺陷內(nèi)的沉積可阻塞腐蝕溶液向缺陷內(nèi)部滲透,又使微弧氧化膜具有一定的自修復(fù)能力,膜層電阻經(jīng)過(guò)初始階段的急劇下降后,基本保持不變;對(duì)微弧氧化膜進(jìn)行封閉處理可有效提升膜層的自修復(fù)能力。

利用極化曲線測(cè)試及膜質(zhì)量增加評(píng)價(jià)了勃姆石溶膠、硝酸鈰溶液、ni2+-co2+溶液及co2+-三乙醇胺溶液封閉對(duì)鋁合金化學(xué)氧化膜在3.5%的nacl水溶液中的耐蝕性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用ni2+-co2+溶液封閉的鋁合金化學(xué)氧化膜具有較好的耐酸堿腐蝕能力,稀土鈰溶液封閉膜在酸性條件下、溶膠在中性及堿性條件下具有較好的耐蝕性,co2+-三乙醇胺溶液中的封閉膜耐蝕性較差。

采用電弧噴涂方法在az91d鎂合金表面噴涂al涂層,研究了電弧噴涂工藝參數(shù)對(duì)涂層結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的影響,并對(duì)噴涂鋁層的鎂合金進(jìn)行了耐蝕性實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:通過(guò)控制電弧噴涂工作電壓、工作電流和霧化氣流的壓力與流量,能夠在鎂合金表面獲得均勻致密的al涂層;電弧噴涂al涂層能夠顯著提高鎂合金的耐腐蝕性。