离子镀铝与离子液体电镀铝涂层性能对比研究

目的对比研究离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层的性能。方法针对高强度钢表面环保表面处理的需求,对比研究300M钢表面离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对两种涂层的表面、断面微观形貌和成分进行表征;采用原子力显微镜(AFM)对两种涂层表面三维形貌和粗糙度进行观察和测量;采用电偶腐蚀测试两种涂层与铝合金的电偶腐蚀性能;采用缺口试样拉伸方法检测两种涂层对300M钢基体氢脆性能的影响;采用5%Na Cl人工海水周浸试验的方法检测两种涂层的耐蚀性能,与电镀镉钛镀层进行对比,采用电化学方法对涂层试验前后的阻抗谱特性进行检测分析。结果两种涂层表面形貌存在较大差异,离子镀铝经过致密化处理后,表面为均匀的圆饼状形貌,致密度很高,粗糙度约为0.88μm,而离子液体电镀铝涂层表面则为圆顶状的凸起物组成,没有明显的孔洞缺陷,粗糙度约为0.71μm;电偶腐蚀测试显示,两种涂层都能够与铝合金相容连接;缺口试样的拉伸试验结果显示,两种涂层的对基体的氢脆性能没有影响;腐蚀试验结果显示,两种涂层对于300M钢基体都具有良好的保护效果,与传统的电镀镉钛相当,具备了未来替代镉类镀层的潜质。结论两种涂层均匀致密,没有明显的气孔、裂纹等缺陷,电偶腐蚀性能优异,对300M钢基体都不会产生氢脆隐患,耐蚀性能优异。     

氯化铵镀镉与无氰镀镉-钛镀层性能对比研究

对超高强度钢的氯化铵镀镉与无氰镀镉-钛两种防护镀层进行了对比研究。采用SEM分析了镀层微观形貌,用中性盐雾、天然海水浸泡和周期浸润试验评价镀层耐腐蚀性能,通过持久拉伸氢脆试验评价两种工艺的氢脆倾向,并探讨了两种工艺低氢脆机理。研究结果表明,无氰镀镉-钛镀层耐腐蚀性能和低氢脆性能都优于氯化铵镀镉镀层。     

高强度钢代镉铝基涂层耐海洋环境腐蚀性能评价

目的评价高强度结构钢300M上电镀镉-钛、离子镀铝、无水电镀铝三种防护涂层的耐海洋环境腐蚀性能。方法采用中性盐雾试验和海洋环境大气暴露试验进行评价,并在试验后观察涂层宏观、微观形貌,分析腐蚀产物成分。结果离子镀铝涂层表面在盐雾试验96 h出现白色的腐蚀产物、336 h出现红色的腐蚀产物;电镀铝在336 h出现白色的腐蚀产物、500 h出现红色的腐蚀产物。电镀镉-钛盐雾试验1000 h没有白色腐蚀产物。离子镀铝涂层和电镀铝涂层海洋环境大气暴露试验0.5 a出现了白色的腐蚀点、1 a暴露试验后出现红色的腐蚀点,且在划叉区域出现了红色的腐蚀产物,而电镀镉-钛5 a户外暴露试验仅在划叉部分出现了少量的红色的腐蚀产物。离子镀铝涂层和电镀铝两种涂层均易发生铝涂层的点蚀,随着腐蚀时间的延长,点蚀深入,发生基体的腐蚀出现红锈。结论离子镀铝、无水电镀铝两种铝基涂层比电镀镉-钛的耐蚀性稍差,镉-钛镀层对基体有良好的牺牲阳极的作用,保护基体免受腐蚀,而铝涂层对基体的保护作用较弱,划叉部位出现红色的腐蚀。     

阳极金属喷涂层在海水中的电化学性能

采用电化学方法,研究了喷涂用锌丝、锌铝合金丝和铝丝及其喷涂层在海水环境中的电化学性能和阴极保护性能;测试了3种喷涂层经实海曝露4年后的极化曲线。结果表明,3种喷涂层材料对碳钢在海水环境中均具有阴极保护效果,但喷锌涂层腐蚀较快,喷铝和喷锌铝合金涂层表面生成氧化膜,腐蚀较小。     

300M钢刷镀镉性能及在某型飞机起落架修理中的应用

目的研究刷镀镉工艺在300M钢起落架的工程应用和镀层性能。方法采用两种不同的刷镀镉溶液在300M钢表面实现外观质量良好的电刷镀镉层,利用扫描电镜、盐雾箱及力学拉伸机等对镀层显微组织、厚度、结合力、耐腐蚀性能和氢脆性能进行测试,并对起落架零件电刷镀修复进行工艺应用研究。结果选用的两种镀液均可在300M表面获得质量稳定,厚度、结合力符合技术要求的电刷镀镉层。该镀层中性盐雾性能超过500 h,氢脆性能合格。结论刷镀镉工艺可成功应用于某型机起落架零件电镀镉钛镀层的修复。     

TA15钛合金与铝合金和结构钢接触腐蚀大气暴露试验研究

讨论了TA15钛合金与铝合金和结构钢接触后,在海南万宁大气试验站大气暴露的试验结果。3年的大气暴露试验显示,在海洋性大气环境下,2B06铝合金、16CrSiN i钢和30CrMnSiA钢无论与TA15钛合金接触与否,腐蚀都很严重,力学性能明显下降;对2B06铝合金进行阳极氧化,对16CrSiN i钢和30CrMnSiA钢进行氯化铵镀镉,可在一定程度上减缓腐蚀,但经过一定时间大气暴露,无论与TA15钛合金接触与否,都产生了严重腐蚀,力学性能明显下降;对2B06铝合金进行阳极氧化,对16CrSiN i钢和30CrMnSiA钢进行氯化铵镀镉,再喷涂1号航空底漆进行防护,可有效防止接触腐蚀。     

电镀锌镍合金与热渗锌涂层热带海洋大气环境腐蚀规律对比分析

目的 解决钢铁表面金属涂层在热带海洋大气环境中易腐蚀损伤或失效的问题,选择对热带海洋大气环境耐腐蚀性能优良的金属涂层,提高钢铁工件的使用寿命。方法 在某热带海域进行户外暴露试验,对钢铁试片电镀锌镍合金和热渗锌2种金属涂层的腐蚀规律进行研究。通过扫描电镜、X射线能谱仪、光学显微镜、划格试验等,对锌镍合金镀层和热渗锌涂层的表面形貌、化学成分、截面形貌、涂层厚度及附着力等分别进行观察与测试。结果 电镀锌镍合金镀层主要发生选择性腐蚀和点蚀,在720d内具有较好的腐蚀防护性能。热渗锌层以均匀腐蚀为主,涂层微裂纹促进了腐蚀,在90 d内基体无腐蚀,360～720 d涂层的腐蚀速率较快。结论 在采用的2种金属涂层工艺中,电镀锌镍合金镀层的耐腐蚀性能远优于热渗锌涂层。相对于该热渗锌涂层,电镀锌镍合金镀层更加适合作为钢铁工件金属涂层在该海域大气环境中长期使用。     

热带海洋大气环境下制动盘防护工艺耐腐蚀性能分析

目的研究汽车制动盘的三种防护工艺在热带海洋大气环境下的耐腐蚀性能。方法针对三种防护工艺的制动盘,在万宁试验站采用户外暴露试验方法开展对比试验。结果某无铬锌铝涂层1防护工艺的制动盘严重生锈,腐蚀程度最严重。某无铬锌铝涂层2和石墨烯防护工艺的制动盘在热带海洋大气环境中发生轻微生锈。结论在热带海洋大气环境下,某无铬锌铝涂层1防护工艺的耐蚀性能最差,某无铬锌铝涂层2和石墨烯防护工艺耐蚀性能良好,具有更好的环境适应性。     

30CrMnSiA镀镉层厚度优化研究

目的基于GJB 594A《金属镀覆层和化学覆盖层选择原则与厚度系列》,综合考虑防腐蚀和疲劳性能,对30CrMnSiA镀镉层厚度进行优化。方法开展30CrMnSiA镀镉5个厚度系列的疲劳试验,计算材料的DFRcutoff,研究镀层厚度对疲劳性能的影响。通过中性盐雾试验,研究镀层厚度对材料抗腐蚀性能的影响规律,最后综合考虑疲劳及抗腐蚀性能,提出优化后的镀镉层厚度范围。结果镀层厚度控制在5~25μm时,材料的DFRcutoff下降幅度在15%以内,厚度超过25μm后基体材料的DFR_(cutoff)值下降20%。在中性盐雾环境下,厚度控制在12~25μm时,能满足海军飞机一般钢结构件抗腐蚀性能的要求,当厚度超过25μm后,继续增加镀层厚度对抗腐蚀性能的提升并不明显。结论镀镉使材料的疲劳性能降低,其抗中性盐雾腐蚀能力与镀层厚度成正比。针对海军飞机使用环境特点,推荐30CrMnSiA钢结构件的镀镉厚度范围为12~18μm,取上限值。     

超高强度钢无氰镀镉-钛层在循环湿热试验条件下的腐蚀变化规律研究

目的研究超高强度钢表面无氰镀镉-钛层在循环湿热条件下的腐蚀变化规律。方法对超高强度钢表面无氰镀镉-钛层试样进行循环湿热试验,对各个加速时间段的试样进行宏观照片及微观照片的拍摄,并运用电化学测试分析的方法研究试样在加速试验各时间段的腐蚀变化规律。结果超高强度钢表面无氰镀镉-钛层经历384 h的循环湿热试验后,镀层首先开始出现腐蚀现象。试样的腐蚀失质量损失随试验时间的延长逐渐增加,且呈现出在试验初期(≤384 h)的增量相对较小,试验中后期(384 h)的增量相对较大的特征,腐蚀动力学方程和曲线的特征也表明,试样在循环湿热试验后期的腐蚀速率相对较大。经历1536 h循环湿热试验的试样在0.01 Hz处的阻抗模值下降为10~2?。结论循环湿热条件下,在加速试验初期,超高强度钢表面无氰镀镉-钛层试样表面镀层开始发生腐蚀,中期腐蚀现象减缓,后期腐蚀现象明显。质量损失数据与试验时间关系的幂函数拟合方程为D(t)=0.013t~(1.2095),相关指数R~2=0.9879。     

热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究

目的 研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为,为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。方法 采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层,通过户外暴露试验,采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法,对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。结果Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。在0～540 d周期内,涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn₆Al₂(OH)₁₆CO₃·H₂O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn_0.70Al_0.30(OH)₂(CO₃)_0.15·x H₂O、Zn_0.71Al_0.29(OH)₂(CO_3<...     

铸铝合金不同厚度膜层微弧氧化防腐蚀性能试验研究

针对某型铸铝合金的不同热处理状态、不同厚度的微弧氧化膜的防腐蚀性能进行了960 h的盐雾对比试验。结果表明,对于该型铸铝合金T7热处理状态防腐蚀能力优于T5;微弧氧化处理能明显提高该型铸铝合金防腐蚀能力,经不同厚度微弧氧化处理的该型铸铝合金,腐蚀深度无显著差异;在相同面积区域内,腐蚀损伤的程度有明显的不同,50～70μm的微弧氧化膜防腐蚀性能最好。     

喷丸强化技术在某型作动筒延寿修理中的应用

目的将某型作动筒的寿命由6000±150起落延长至12 000±150起落。方法采用喷丸强化技术对作动筒的主要承力零件进行喷丸强化处理,提高零件的抗疲劳和抗应力腐蚀性能。通过疲劳寿命试验验证对比喷丸强化处理前后典型零件和作动筒的寿命指标是否达到了预期目标。结果喷丸强化处理前的3件前耳环螺栓试验循环次数均未超过1.8×10~6即断裂,喷丸强化后达到3.6×10~6时仍未断裂。喷丸强化处理后的4件主耳环螺栓与喷丸强化处理前对比,断裂时的试验循环次数均有不同程度的提高,均值寿命比值大于2.36。喷丸强化处理前后的主前作动筒疲劳寿命试验达到预期的循环次数时,均没有出现断裂或者损坏。结论喷丸强化处理能有明显提高作动筒的抗疲劳和抗应力腐蚀性,强化处理后的零件疲劳寿命能够超过处理前的2倍,可以采用喷丸强化技术延长作动筒的使用寿命。     

铝合金阳极氧化膜防护性能及失效规律研究

目的研究不同腐蚀环境条件下铝合金阳极氧化膜层的防护作用及失效规律。方法采用中性盐雾、酸性盐雾试验方法进行加速试验,对无划线试样腐蚀外观和附着力以及有划线试样的腐蚀形貌等进行检测和考核分析。结果获得了4种铝合金材料阳极氧化膜层在不同试验环境条件下的防护性能、腐蚀失效、附着力变化以及抗腐蚀扩展性能等试验数据。结论铝合金材料类型对未封闭处理的阳极氧化膜的耐腐蚀扩展性能影响明显。封闭处理能够提高铝合金阳极氧化膜的综合防护性能。     

封闭处理对铝合金硬质阳极氧化膜防护性能的影响研究

目的研究不同腐蚀环境条件下,封闭处理对铝合金硬质阳极氧化膜防护性能的影响规律。方法采用中性盐雾、酸性盐雾试验方法进行加速试验,对无划痕试样腐蚀外观和附着力以及有划痕试样的腐蚀形貌等进行检测和考核分析。结果获得了4种铝合金材料硬质阳极氧化膜层在不同试验环境条件下的防护性能、腐蚀失效、附着力变化以及抗腐蚀扩展性能等试验数据。结论封闭处理能够提高铝合金硬质阳极氧化膜层的耐蚀性,改善硬质阳极氧化膜层的耐腐蚀扩展性,同时有助于解决硬质阳极氧化膜层与有机涂层附着力降低的问题。     

钢板弹簧断裂失效行为研究

目的研究汽车钢板弹簧断裂失效的原因。方法通过化学成分分析、硬度测试、断口形貌分析、金相组织分析等手段研究汽车钢板弹簧的失效行为。结果由于表面脱碳层过深,使得表面疲劳强度及耐蚀性降低,同时因长时间腐蚀作用在表面产生腐蚀坑及腐蚀裂纹,并且在循环外力作用下,腐蚀缺陷处产生应力集中,早期裂纹萌生于表面腐蚀缺陷处并扩展,最终导致腐蚀疲劳断裂。结论通过控制热处理条件、增加加工余量并去除脱碳层、表面喷丸处理等措施,钢板弹簧表面耐蚀及抗疲劳性能大幅提高,可有效避免脱碳引起的腐蚀疲劳断裂。     

Environmental assessment of laser assisted manufacturing: case studies on laser shock peening and laser assisted turning

Laser assisted manufacturing processes, when compared with traditional manufacturing processes, have the potential to reduce cost, increase surface resistance to wear and fatigue, extend part/tool life, and expand the range of manufacturable materials. These processes have found niche applications in automotive, aerospace, and defense industries. However, very limited research has been conducted to evaluate and compare the environmental performance of laser assisted processes with traditional methods. This paper conducts case studies on two representative laser based processes, i.e. laser shock peening of 7075-T7351 Aluminum and laser assisted turning of compacted graphite iron. Life cycle assessment is used to benchmark the environmental performance of these two processes to conventional processes, i.e. shot peening and turning, respectively. The life cycle inventory of both the laser based processes and conventional processes are developed using SimaPro 7.1 and the Ecoinvent 2.0 database and life cycle impact assessment is performed using US EPA TRACI. The results of this study show that the environmental performance of the two laser based processes is significantly better than conventional processes. For laser shock peening of aluminum, contribution analysis indicates that this is mainly due to the significant extension of fatigue life of the workpiece being treated. For laser assisted turning of compacted graphite iron, the improved performance is mainly due to the extended tool life since cutting tool manufacturing is an energy intensive process. Development of high-power laser with a lower wavelength (e.g. direct diode system) could eliminate the use of paint in laser assisted turning. This, along with improved wall plug efficiency, makes laser assisted turning even more environmentally benign compared to conventional process. A brief cost analysis suggests that both laser shock peening and laser assisted turning can be economically viable with payback period less than three years for niche applications.     

表面喷丸对Aermet100钢耐蚀性影响

目的 探究表面喷丸处理对于Aermet100钢耐蚀性能的影响。方法 借助显微观察、电化学测量及XRD分析等手段,开展喷丸与未喷丸2类A100钢试件的中性盐雾试验。结果 腐蚀形貌上,两者腐蚀表面变化均为先出现红褐色物质,后出现红棕色与绿色絮状物,在出现变化的时间上相差约1个周期。随着腐蚀时间增长,XRD衍射峰发生右移,2类试件XRD结果均在144 h变化明显。中性盐雾试验电化学结果与海洋环境下电化学结果在溶液电阻、腐蚀产物电阻和腐蚀反应电阻上均有差异,自腐蚀电位略低,自腐蚀电流则低了2个数量级。结论 两者腐蚀现象规律一致,XRD衍射峰右移表明试件晶格参数变小。2类试件腐蚀速率呈现增加到减缓再到增加的趋势。喷丸能明显提高A100钢的耐蚀性。