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摩擦實驗機研究了頻率以及水介質(zhì)對ly12鋁合金摩擦系數(shù)和磨損量的影響,并用動電位法對ly12腐蝕磨損前后進(jìn)行了電化學(xué)測試。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,雖然雨水對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gjb150.11a-2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法-鹽霧試驗》中的96h抗鹽霧要求,通過采用表面導(dǎo)電氧化加封固體薄膜保護劑的工藝方法,在ly12鋁合金表面成功制備具有抗鹽霧功能的防護膜,依據(jù)gjb150.11a-2009進(jìn)行了96h抗鹽霧試驗,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,溫度對結(jié)合力的影響是通過電介質(zhì)的電離程度來實現(xiàn)的;結(jié)合力隨著占空比和電壓的升高而增強,電壓過高,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,氧化膜表面出現(xiàn)白色斑點狀物,影響零件質(zhì)量和外觀,對這種白色斑點狀物進(jìn)行eds和xrd成分測試,同時還對形成原因進(jìn)行分析。結(jié)果表明,白色斑點狀物是由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-缸套運動形式的往復(fù)式滑動摩擦磨損試驗機對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)而探討了油潤滑條件下微弧氧化陶瓷層的磨損機制及其影響因素.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.

研究了脈沖頻率對陽極氧化膜耐蝕性的影響。采用掃描電鏡(sem)觀察陽極氧化膜的微觀形貌和厚度變化,采用動電位極化曲線測量方法和中性鹽霧試驗評價了氧化膜耐腐蝕性。結(jié)果表明,陽極氧化膜厚度隨脈沖頻率增大而增加,在1300hz以下時耐蝕性隨頻率增大而增加,1000hz時耐蝕性最好,當(dāng)頻率達(dá)到1300hz時氧化膜裂紋增多,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程;用x射線衍射儀對膜層相組成進(jìn)行分析;對不同厚度微弧氧化膜層的試樣進(jìn)行鹽霧試驗。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,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,耐蝕性能隨著膜厚的增加提高幅度減小,膜厚大于50μm時,其耐蝕性能變化不明顯。

以設(shè)計的a1-pb-bi-ga-in系鋁合金為研究對象，采用恒電流測試，極化曲線，交流阻抗等測試方法，研究其電化學(xué)性能。結(jié)果表明，pb、bi元素均會使開路電位負(fù)移；bi元素的添加會使得工作電位正移，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，陽極極化率都比較小，電化學(xué)性能良好。

用硫酸陽極氧化法獲得了鋁陽極氧化膜,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伸長率% ly12-t4t351-ly12-t6t651ly12-cz 溫度抗拉極限mpa屈服極限mpa伸長率% ly12鋁合金應(yīng)用范圍 ly12鋁板廣泛應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu)（蒙皮、骨架、肋梁、隔框等）、鉚釘、導(dǎo)彈構(gòu)件、卡車 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 抗拉強度σb(mpa)：205～420 伸長率δ10(%)：12～15

硅酸鈉是影響微弧氧化過程和微弧氧化膜結(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和無定型硅氧化物相組成,隨na2sio3濃度的增加,陶瓷膜中的無定型硅氧化物相對含量增加。

采用室內(nèi)海水浸泡試驗、銅離子浸泡試驗、電偶試驗等方法研究了微弧氧化層和封孔處理對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蝕,封孔處理可明顯降低點蝕的發(fā)生。與銅合金偶合對微弧氧化鋁合金的腐蝕加速較大,在實際使用中應(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,對微弧氧化起弧前后不同氧化時間的鋁合金6061試樣進(jìn)行了電性能測試、能譜成分分析和掃描電鏡表面形貌分析,測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程和起弧后陶瓷層的生長特點。實驗結(jié)果表明:鋁合金起弧的表面臨界條件是試樣的整個表面覆蓋一層電阻為04ω的alxoy膜;起弧前,非晶態(tài)alxoy氧化物以點面方式生長;起弧后,起弧面呈樹枝狀生長,膜層電阻快速增大。

收稿日期:2009-05-27;修回日期:2009-07-22 基金項目:河南省教育廳科技攻關(guān)項目(2009a150010) 作者簡介:王愛榮,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及電化學(xué)極化曲線評 價了膜的耐蝕性能,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提供羥基磷灰石生長條件的研究不多,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。

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.通過將單向拉伸試件拉伸到不同預(yù)應(yīng)變,然后熱處理測定晶粒度的方法,分別研究了不同預(yù)變形對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)變形對退火熱處理后晶粒度無影響;對淬火熱處理后晶粒度影響顯著,而且存在一個臨界應(yīng)變,當(dāng)預(yù)應(yīng)變大于該臨界應(yīng)變時,晶粒突然長大.對于包鋁層,該臨界應(yīng)變小于0.8%;對于基體,該臨界應(yīng)變在4%左右.對于ly12鋁合金板多道次成形工藝設(shè)計,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溶液中浸泡不同時間的開路電位和電化學(xué)阻抗譜變化,分析微弧氧化膜層的防腐機理。研究表明,高溫腐蝕溶液可快速通過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)過初始階段的急劇下降后,基本保持不變;對微弧氧化膜進(jìn)行封閉處理可有效提升膜層的自修復(fù)能力。

利用極化曲線測試及膜質(zhì)量增加評價了勃姆石溶膠、硝酸鈰溶液、ni2+-co2+溶液及co2+-三乙醇胺溶液封閉對鋁合金化學(xué)氧化膜在3.5%的nacl水溶液中的耐蝕性能。實驗結(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)對涂層結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的影響,并對噴涂鋁層的鎂合金進(jìn)行了耐蝕性實驗。結(jié)果表明:通過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。