化学成分对ZL101A铝合金性能的影响

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ZL101A铝合金变质效果研究

ZL101A铝合金变质效果研究铝硅合金在消失模铸造铝合金运用中占有重要位置。

而消失模铸造铝合金中，由于初晶硅相、共晶硅相大量存在，以及铝元素的吸氢特性，导致铝合金铸件多种铸造缺陷及铸件机械强度不够。

本文通过实验并经过金相检验及力学性能测试证明，在铸造过程中添加变质剂能有效的改善这些问题。

标签：铝合金变质；消失模铸造；金相检验1 变质处理铝合金变质处理就是，在铝合金熔铸过程中，加入别的元素，通过这些元素作用于合金中的金属相，使其凝结过程发生一定变化，从而达到细化晶粒或者改变晶粒的形态的作用。

现在铸造工业中，选用的变质剂种类比较多，主要有Na 盐、K盐、Be盐、稀土类、还有Sr元素等。

变质方式主要有以下三种：a.改变、细化初晶硅；b.细化、改变共晶硅；c.改变杂质相。

本文所研究的是钠盐和锶合金（含锶10%）对ZL 101A的变质效果。

2 实验2.1 实验方案2.1.1 按照日常生产配料熔炼铝水，待铝锭、配料完全溶解，熔炼结束后按照生产工艺继续铝水精炼，精炼结束后将铝水自熔炼炉导入保温炉（在铝水流入保温炉的过程中加入变质剂）待温度达到720℃后保温1小时，在特定的磨具中浇铸检测试样，并浇铸2组（每组3根）拉力试棒。

未变质的标注a，钠盐变质为b，锶变质为c。

拉力试棒也依次标注a，b，c。

2.1.2 在相同的冷却条件下，待试样完全凝结冷却后，在试样相同部位截取相同长度的试块，并做好标识。

拉力试棒的加工按铝合金拉力试棒标准加工车制。

2.1.3 对试样a，b，c进行加磨制，抛光，腐蚀加工，进行金相检测，硬度检测，拉力试棒进行抗拉测试。

2.1.4 对检测结果进行分析研究。

2.2 实验过程及结果3结束语金相图片显示，通过钠盐或者锶变质共晶硅的形态基本都被细化了，铝合金的机械性能和硬度得到良好的改善提高。

另外该次实验的生产条件下锶合金的变质效果要比钠盐的变质效果好一点，钠盐的变质效果比较缓慢一点，金相图片显示还有部分变质不足，而锶合金的变质速率比較快，金相图片中依然有部分晶粒出现变质衰退迹象。

ZL101A铝合金铸造-热处理一体化工艺

2019年第5期/第68卷工艺技术FOUNDRV ZL101A铝合金铸造-热处理一体化工艺张硕S陈元筠S原超$（1.烟台路通精密科技股份有限公司，山东烟台264006;2.山东大学材料科学与工程学院，山东济南250061）摘要：为了节约能源，降低生产成本，研究了ZL101A铝合金铸造-热处理一体化工艺，即铸件出模后直接进行固溶和后续的人工时效。

利用铸件的余热，实现了铸造和热处理的连续作业，并在固溶阶段将保温时间缩短为T6处理的一半。

铸件经铸造-热处理一体化工艺处理后，抗拉强度达305MPa，伸长率为4.64%…与T6热处理工艺比较，ZL101A铝合金经一体化处理后，强度与T6工艺处理相近，伸长率比T6处理有所降低，但达到了国标要求，而且工时缩短50%左右，能耗减少将近35%。

关键词：ZL101A；T6热处理；一体化；M&Si；组织与性能铝合金以其优异的比强度和比刚度成为汽车轻量化的首选材料，使用比例逐年升高"，其中以ZLI01A合金为材料的铸造铝合金凭借其轻量化指标和优良的铸造、热处理、加工性能及良好的强度、塑性-成为目前汽车轮毂制造中使用最多的铝硅系铸造合金内。

为了更好地响应国家节能降耗减排的号召，探索出能够满足顾客需求且节能的热处理工艺是必然的趋势叫为了达到提高效率、节约能源的目的，将不同的传统工艺合并是重要的发展途径，例如铸锻一体化工艺巴就是将铸造工艺和锻造工艺合并的现代制造工艺。

基于此，山东烟台路通精密科技股份有限公司在汽车用铝合金生产方面开展了铸造与热处理连续作业的生产验证，提出了“铸造-热处理一体化”工艺（以下简称—体化），即将铸造ZL101A铸件出模后直接进行固溶处理和后续人工时效。

铝合金铸件通常是将铸造冷却后的铸件再经固溶和时效处理以提高其力学性能。

本研究提出的一体化工艺略掉了铸件出模冷却的过程，直接将出模的铸件进行固溶处理，利用铸件的余热，实现铸造和热处理连续作业，并将固溶时间缩短一半。

纳米TiO2添加剂对ZL101A铝合金微弧氧化膜耐蚀性能的影响

３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３１６４，Ｃｈｉｎａ）
ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓｄｏｐｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｎａｎｏ－ＴｉＯ２．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎａｎｏ — ａｄｄｉｔｉｖｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａ — ｔｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆＳＥＭ，ＸＲＤａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃｌａｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｎａｎｏ— ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｇｃｏａｔｉｎｇｄｕｒｉｎｇｔｈｅＭＡＯｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｂｅｃａｍｅｍｏｒｅｃｏｍｐａｃｔ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＴｉＯ２ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ，ｔｈｅｃｏｒｏｓｉｏｎｃｕｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｃｕｒｅｎｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＴｉＯ２ｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｗａｓ２０ｇ／Ｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏ — ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ＺＬ１０１Ａｌｕａｍｉｎｉｕｍｌｌａｏｙ；ｎａｎｏ— ＴｉＯ２；ｃｏｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ

探析ZL101A铝合金中Fe危害的消除

探析ZL101A铝合金中Fe危害的消除在ZL101A铝合金铸造中，经常会出现Fe危害的现象，严重影响生态环境，因此，需要全面分析ZL101A铝合金性能特点，在明确铁相来源的情况下，对各类合金元素之间的关系进行了解，在改变铁相形态结构的情况下，减少铁相含量，以便于消除其中存在的Fe危害。

标签：ZL101A铝合金；Fe危害；消除措施对于ZL101A而言，具有一定的力学性能与耐腐蚀性能，可以应用在飞机构件生产工作中，在实际生产期间，需要利用高纯度原料，保证铝合金质量，将铁含量控制在0.1%左右，需要对各类生产环节进行管理，实现环保效果。

1 铁相来源与形式分析铝合金材料中含有杂质铁成分，因此，ZL101A铝合金中的铁相多源于原材料。

同时，在对其进行熔炼与铸造期间，会使用各类铁质工具，导致Fe被带入铝合金溶液中，出现铁相。

对于铝合金而言，主要的存在形式为：铝硅铁金属化合作，其中含有β与α两种铁相。

对于α铁相而言，其结构外貌与中国汉字较为相似。

对于β铁相而言，其结构外貌与“针”相似。

根据相关调查研究可以得知，“针”形状的铁相，会出现合金力学性能危害现象，而中国汉字形状的铁相所产生的危害程度较低。

一般情况下，铁相都是以“针”的形状出现在铝合金中。

“针”形状的铁相会对铝合金的力学性能产生较大程度的影响，与其中的含铁量相关，例如：在铝合金中“镁”数量增加的情况下，“针”形状铁相的数量就会随之增加，导致其受到严重影响。

2 ZL101A铝合金Fe危害的消除方式分析对于ZL101A铝合金而言，需要理清Fe的消除思路，一方面，要改善铝合金的外貌，减少其中存在的“针”形状铁相，使得中国汉字形状的铁相能够以其他形式出现。

另一方面，需要通过科学方式，直接减少其中存在的Fe元素。

2.1 铁相外貌的改善措施。

第一，对各类元素进行中和处理。

在ZL101A铝合金中，含有较多的特定Fe元素，以中国汉字形状或是“针”形状出现，对于铝合金的强度、性能等，都会产生一定的影响。

zl101a铝合金标准

zl101a铝合金标准一、化学成分zl101a铝合金的化学成分应符合gb/t 1173-2013中a-mn系合金的化学成分要求。

主要合金元素为铝、硅、镁、铜、锌、锰等元素，其中硅元素的含量应在0.4%~1.0%之间，镁元素的含量应在0.4%~1.1%之间，铜元素的含量应在0.2%~0.6%之间，锌元素的含量应在0.1%~0.5%之间，锰元素的含量应在0.1%~0.5%之间。

二、力学性能zl101a铝合金的力学性能应符合gb/t 1173-2013中a-mn系合金的力学性能要求。

其抗拉强度应不小于295mpa，屈服强度应不小于240mpa，延伸率应不小于2.5%。

三、铸造工艺zl101a铝合金可以采用金属型铸造或砂型铸造等方式进行生产。

在铸造过程中，应注意控制合金的浇注温度和冷却速度，以获得良好的铸造性能和力学性能。

同时，应避免过度热处理或冷加工导致合金性能下降的情况发生。

四、热处理zl101a铝合金可以通过热处理来提高其力学性能和耐腐蚀性能。

一般情况下，可以采用淬火和回火工艺进行热处理。

淬火温度应控制在535℃~565℃之间，回火温度应控制在200℃~300℃之间。

通过合理的热处理工艺，可以获得更高的抗拉强度、屈服强度和延伸率等力学性能指标。

五、机械加工性能zl101a铝合金具有良好的机械加工性能，可以进行车、铣、钻、刨等机械加工操作。

在加工过程中，应控制切削速度和进给量，以避免产生裂纹或变形等问题。

同时，应注意保持工具和机床的清洁，以避免影响加工精度和质量。

六、耐腐蚀性能zl101a铝合金具有良好的耐腐蚀性能，可以在海洋环境、潮湿大气等恶劣条件下使用。

其耐腐蚀性能主要取决于合金成分和表面处理状态等因素。

在腐蚀环境下使用时，应注意定期进行涂层维护和检查，以保证其良好的耐腐蚀性能。

七、焊接性能zl101a铝合金可以采用熔化极氩弧焊、气体保护焊等焊接方法进行焊接。

在焊接过程中，应注意控制焊接温度和冷却速度，以避免产生裂纹和气孔等焊接缺陷。

Zl101A生产操作规程

合金及其性能 (5)一、ZL101A合金的主要性能 (5)二、 (6)三、 (6)一、铝合金熔炼的主要影响因数 (7)1、气体的影响 (7)2、影响铝合金吸气的因素 (7)3、铝合金蒸气压的影响 (8)4、氧化膜的影响 (8)5、Al2O3等夹杂物的影响 (8)6、合金元素的影响 (9)7、熔化时间的影响 (9)8、季节和地区因素的影响 (9)二、气孔的形状、特征及其危害 (9)1、针孔 (9)2、皮下气孔 (10)3、集中性大气孔 (10)三、铝合金液的氧化 (10)四、夹杂物的形成、特点及危害 (11)铝合金的熔炼 (11)一、熔炼用金属材料 (11)1、新金属 (11)3、回炉料 (12)4、对材料保管的要求 (13)二、熔炼用辅助材料 (14)1、铝合金用熔剂 (14)2、铝合金用精练剂 (14)3、铝合金常用变质剂 (14)4、铝合金用涂料 (14)三、熔炼工艺及操作 (15)1、铝合金熔炼的一般工艺流程 (15)2、熔炼前的各项准备工作 (16)1）、配料计算及调整合金成分的办法 (16)2）、金属炉料的准备 (18)3）、非金属材料的准备 (18)4）、熔炉及熔炼工具的准备 (19)ZL101A合金的熔炼工艺 (19)炉前铝合金液处理的原理 (21)一、铝合金的精炼净化 (21)二、净化效果检验方法 (22)三、变质处理 (23)1、钠盐变质剂的处理 (23)2、变质工艺 (23)4、变质效果检测 (26)铝合金热处理的目的和方法 (27)一、铝合金热处理的目的 (27)二、热处理方法及工艺 (27)1、退火处理 (27)2、淬火 (27)3、时效处理 (28)4、热处理操作技术要点 (29)5、热处理质量及缺陷消除与预防 (30)铝合金铸件用型砂的成分与性能油砂芯的烘干工艺见表铝合金铸造用油砂的成分的性能见表铝合金的吸气、氧化及夹杂物铝合金液中气体的来源及其影响因素（一）、存在于熔炼与铸造现场的氢气源1、来自空气中的水蒸汽的吸气空气中对铝合金吸气影响最大的是水蒸汽，它也是使铝合金被氧化的原因。

ZL101A铝合金车轮热处理工艺的优化实验

ZL101A铝合金车轮热处理工艺的优化实验摘要: 汽车车轮是车辆承载的重要安全部件。

铝合金以其优异的比强度和比刚度，成为汽车轻量化的首选材料，使用比例逐年提高。

本文以某公司现有较为成熟的ZL101A铝合金车轮T6热处理工艺为基础，参照国内外热处理经验，通过调整热处理工艺参数，合理安排工艺，确保铝合金车轮原有性能不变或有所提高。

通过实验确定较为合适的固溶加热温度为535℃～540℃，在535℃、540℃固溶时，分别保温6h、5h可获得更高的力学性能；最适宜的时效温度是130℃、140℃，最佳时效保温时间为3.5h、4h。

关键词：ZL101A铝合金车轮；T6热处理工艺；固溶；时效Abstract:Wheel is an important safety component of vehicles. Aluminum alloy with its excellent specific strength and stiffness has been selected to use widely by cars as a lightweight material.Taking a more mature T6 heat treatment for ZL101A alloy wheels reference from a company, based on experience at home and abroad about the heat treatment process, by adjusting the heat treatment parameters, a reasonable arrangement process, to ensure that the performance of the original aluminum alloy wheels maintained or improved .Experimental results showed that a more appropriate solution to determine the heating temperature is 535～540 ℃. at 535 ℃, 540 ℃solution, respectively, insulation 6h, 5h obtain higher mechanical properties; and the most appropriate in this aging temperature is 130 ℃, 140 ℃;the optimum holding time is 3.5h and 4h.Key words: ZL101A aluminum alloy wheels; T6 heat treatment; solution; aging目录1 绪论 (1)1.1 铝合金车轮概述 (1)1.2 国内外铝合金车轮制造业现状 (1)1.2.1 国外铝合金车轮制造业现状 (1)1.2.2 国内铝合金车轮制造业现状 (2)1.3 铝车轮热处理工艺的研究背景及意义 (2)2. ZL101A铝合金车轮的生产工艺概况 (3)2.1 熔炼 (3)2.2 变质 (4)2.2.1 变质方法 (4)2.2.2 孪晶凹谷机制变质机理 (4)2.3 晶粒细化 (5)2.3.1 细化方法 (5)2.3.2 晶粒细化的机理 (5)2.4 铸造 (5)2.4.1 低压铸造的基本原理 (6)2.4.2 低压铸造的工艺流程 (6)3. ZL101A力学性能的主要影响因素 (7)3.1 合金元素的影响 (7)3.2 微观组织的影响 (8)3.3 熔体处理及热处理的影响 (8)4 ZL101A常见的冶金缺陷分析 (8)4.1缩孔 (8)4.2疏松 (9)4.3裂纹 (9)4.4偏析 (10)4.5夹杂 (11)4.6淬火加热过烧 (11)4.7针孔 (11)4.8气孔（气泡） (12)4.9固溶强化相溶解不完全 (13)4.10变质处理不足和变质过度（过变质） (13)5. ZL101A铝合金车轮热处理工艺的优化实验 (13)5.1 铝合金热处理工艺概述 (13)5.2 铝车轮热处理工艺优化试验方案的设计 (15)5.3 实验材料的制备 (16)5.4 实验设备的校验 (17)5.5优化试验工艺参数的确定 (19)5.6 实验制度的确定 (20)5.6.1 固溶制度的确定 (20)5.6.2 时效制度的确定 (21)5.7 实验结果分析 (23)5.7.1固溶实验结论与分析 (23)5.7.2时效实验结论与分析 (23)5.7.3综合实验结论与分析 (23)6.优化实验工艺与原试验工艺比较 (24)6.1化学成分的测定 (24)6.2力学性能的测定 (24)6.3金相组织检验 (25)7.结论与展望 (26)参考文献 (27)1 绪论1.1 铝合金车轮概述汽车车轮是车辆承载的重要安全部件。

汽车用ZL101A铝合金表面Ni-Co合金镀层的硬度

汽车用ZL101A铝合金表面Ni-Co合金镀层的硬度吴忠【摘要】以汽车用ZL101A铝合金为基体,在氨基磺酸盐镀液体系中制备了Ni-Co 合金,并采用单一变量法考察了工艺因素对合金镀层硬度的影响.结果表明:合金镀层的硬度随着氨基磺酸钴和糖精钠浓度增加以及电流密度增大呈先升高后降低的趋势,随着镀液温度升高呈升高趋势,而随着镀液pH值升高呈降低趋势.采用最优镀液配方和最优工艺条件制备出的组织致密、Co含量为32.46％的Ni-Co合金镀层,其硬度达到428.7 HV,是汽车用ZL101A铝合金硬度的4倍以上.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2018(040)011【总页数】5页(P5-9)【关键词】Ni-Co合金;ZL101A铝合金;工艺因素;硬度;微观形貌【作者】吴忠【作者单位】广东省机械技师学院汽车工程与技术服务系,广东广州510450【正文语种】中文【中图分类】TG178.2引言铝合金作为一种轻质结构材料，是实现汽车轻量化的理想材料。

但其硬度低，不适合制造汽车上的某些功能性零件［1］，所以应用范围受限。

为了提高铝合金的硬度，往往采用表面改性方法在铝合金表面制备金属涂层/镀层。

Ni-Co合金镀层以其优良的性能受到广泛关注，已在航空航天、微机电、工业装备、汽车等领域应用。

裴和中等［2］采用电铸方法制备出Ni-Co合金材质的航天用红外探测器冷屏件和微型波纹管。

Russo［3］和 Efimov［4］采用电镀方法分别制备出钴含量为10～40%和3～5%的Ni-Co合金镀层，并将其代替Ni镀层作为微机电系统用陶瓷封装电镀金层的底镀层。

宝钢集团已将Ni-Co合金镀层用在连铸结晶器铜板上，提高了结晶器铜板的使用寿命［5］。

兰新武［6］在汽车缸套内表面电沉积Ni-Co合金镀层，考察了Ni-Co合金镀层在汽车缸套上的应用可行性。

目前，制备Ni-Co合金镀层的工艺主要有硫酸盐镀液体系和氨基磺酸盐镀液体系两种，其中在硫酸盐镀液体系中制备Ni-Co合金镀层的研究居多，而在氨基磺酸盐镀液体系中制备Ni-Co合金镀层的研究相对较少。

ZL101A铝合金TIG修复色差的实验研究

ZL101A 铝合金TIG 修复色差的实验研究摘要：本研究旨在探究ZL101A 铝合金TIG 修复色差的实验研究。

通过不同的修复方法和参数，对ZL101A 铝合金进行实验研究，得出最佳的修复方法和参数。

实验结果表明，通过调整电极直径、焊接电流、氩气流量等参数，可以有效地减小修复后的色差。

此外，使用预先混合好的均匀颗粒分布的填料也能够减少色差的出现。

关键词：ZL101A 铝合金；TIG 修复；色差；实验研究Abstract:The aim of this study is to investigate the experimental research on TIG repair color difference of ZL101A aluminum alloy. Through different repair methods and parameters, the ZL101A aluminum alloy was studied experimentally to determine the optimal repair method andparameters. The experimental results show that by adjusting the electrode diameter, welding current, argon flow rate and other parameters, the color difference after repair can be effectively reduced. In addition, the use of pre-mixed uniform particle distribution of filler can also reduce the occurrence of color difference.Keywords: ZL101A aluminum alloy; TIG repair; color difference; experimental research1.引言ZL101A 铝合金是一种广泛应用于航空、航天、汽车、机械等领域的重要材料。

ZL101A铝合金微弧氧化纳米陶瓷涂层的腐蚀行为研究

㊀第４７卷第９期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４７㊀Ｎｏ.９㊀２０１８年９月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＹＮＴＨＥＴＩＣＣＲＹＳＴＡＬＳ㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒꎬ２０１８ＺＬ１０１Ａ铝合金微弧氧化纳米陶瓷涂层的腐蚀行为研究张㊀宇１ꎬ２ꎬ赵燕伟２ꎬ宋仁国３(１.浙江工业职业技术学院机械工程学院ꎬ绍兴㊀３１２０００ꎻ２.浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江重点实验室ꎬ杭州㊀３１００１４ꎻ３.常州大学材料科学与工程学院ꎬ常州㊀２１３１６４)摘要:本文通过在硅酸盐电解液中加入纳米ＴｉＯ２添加剂ꎬ研究了在ＮａＣｌ溶液中长时间浸泡后ꎬＺＬ１０１Ａ铸造铝合金微弧氧化陶瓷涂层的腐蚀行为ꎮ结果表明ꎬ微弧氧化涂层可以在一定程度上保护基体不被腐蚀ꎬ电解液中加入纳米ＴｉＯ２添加剂后ꎬ不但填补部分疏松层的孔洞ꎬ也增加了致密层的厚度ꎬ有效阻挡了Ｃｌ－对基体的直接侵入ꎮ关键词:微弧氧化ꎻ铝合金ꎻ腐蚀行为中图分类号:ＴＱ１７４㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１０００￣９８５Ｘ(２０１８)０９￣１９６０￣０６ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＭｉｃｒｏ￣ａｒｃＯｘｉｄａｔｉｏｎＮａｎｏＣｅｒａｍｉｃＣｏａｔｉｎｇｏｆＺＬ１０１ＡＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙＺＨＡＮＧＹｕ１ꎬ２ꎬＺＨＡＯＹａｎ￣ｗｅｉ２ꎬＳＯＮＧＲｅｎ￣ｇｕｏ３(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＺｈｅｊｉａｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅꎬＳｈａｏｘｉｎｇ３１２０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＫｅｙＬａｂｏｆＥ＆ＭꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ＆ＺｈｅｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１００１４ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈａｎｇｚｈｏｕ２１３１６４ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀基金项目:浙江省科技厅公益性技术应用研究计划项目(２０１７Ｃ３１０３９)ꎻ国家自然科学基金(５１３７１０３９)㊀㊀作者简介:张㊀宇(１９８５￣)ꎬ男ꎬ浙江省人ꎬ博士ꎮＡｂｓｔｒａｃｔ:ＴｉＯ２￣ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｏｎｔｈｅＺＬ１０１Ａａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｂｙｍｉｃｒｏ￣ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎ(ＭＡＯ)ｉｎｓｉｌｉｃａｔｅｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓｄｏｐｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ.Ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｍｉｃｒｏ￣ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｏｎＺＬ１０１ＡｃａｓｔａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙａｆｔｅｒｌｏｎｇｔｉｍｅｉｍｍｅｒｓｉｏｎｉｎＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｉｃｒｏ￣ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｇｃａｎｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｆｒｏｍｃｏｒｒｏｓｉｏｎ.ＡｆｔｅｒａｄｄｉｎｇｎａｎｏＴｉＯ２ａｄｄｉｔｉｖｅｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅꎬｉｔｎｏｔｏｎｌｙｆｉｌｌｓｔｈｅｐｏｒｅｓｏｆｔｈｅｐｏｒｏｕｓｌａｙｅｒꎬｂｕｔａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｄｅｎｓｅｌａｙｅｒꎬｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｂｌｏｃｋｉｎｇｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｎｔｒｕｓｉｏｎｏｆｔｈｅＣｌ－ｔｏｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍｉｃｒｏ￣ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎꎻａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌｌｏｙꎻｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒ１㊀引㊀㊀言Ｃｌ－是一种常见的腐蚀性离子ꎬ目前对于铝合金微弧氧化陶瓷涂层的研究ꎬ主要集中在涂层制备工艺㊁涂层结构和相组成ꎬ以及在Ｃｌ－的环境里涂层腐蚀性能的优劣比较上ꎮ对于铝合金硅酸盐系微弧氧化涂层在Ｃｌ￣水溶液中的腐蚀过程㊁腐蚀特征和涂层的失效机理的研究尚不够深入[１￣８]ꎮ本文研发的微弧氧化陶瓷涂层主要用于高铁接触网关键零部件ꎬ高铁的运行范围遍布全国各地ꎬ在铁路网分布密集的沿海地区ꎬ对金属材料具有很大腐蚀性的Ｃｌ－浓度很高ꎬ因此本文选取了接近海洋中Ｃｌ－浓度㊀第９期张㊀宇等:ＺＬ１０１Ａ铝合金微弧氧化纳米陶瓷涂层的腐蚀行为研究１９６１的３.５％以和略高于海洋中Ｃｌ－浓度的５％这两种ＮａＣｌ溶液做为腐蚀介质ꎬ研究Ｃｌ－浓度对铝合金微弧氧化陶瓷的腐蚀行为的影响ꎬ系统地探讨铝合金微弧氧化陶瓷涂层的失效机理ꎬ并建立腐蚀模型ꎬ这对于理解铝合金陶瓷涂层的耐腐蚀性能和改进涂层工艺都具有十分重要的意义ꎮ２㊀实㊀㊀验实验的材料为中铁某公司自行研发的ＺＬ１０１Ａ铝合金薄圆片ꎬ其化学成分(质量分数)如表１所示ꎮ表１㊀ＺＡ１０１Ａ铸造铝合金的化学成分Ｔａｂｌｅ１㊀ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＺＡ１０１Ａｃａｓｔａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ/ｗｔ％ＳｉＦｅＣｕＭｎＭｇＺｎｏｔｈｅｒｓＡｌ６.５~７.５０.１９０.０５０.１００.４５~０.７００.０７０.１０ｂａｌ.本实验所用微弧氧化装置为哈尔滨迪思数控有限责任公司生产的一款多功能单㊁双向脉冲复合微弧氧化电源ꎬ为３０ｋＷ直流脉冲ꎮ根据我们前期研究[９]ꎬ在常规电解液配方参数优化的前提下ꎬ添加一定量合适的纳米添加剂ꎬ可以大幅度提高涂层的耐腐蚀性能ꎮ本次试验的电解液参数:硅酸钠为１７.７ｇ/Ｌꎬ氢氧化钾为３.２ｇ/Ｌꎬ氟化钠为３.８ｇ/Ｌꎬ纳米Ａｌ２Ｏ３为７ｇ/Ｌꎻ电参数频率为４１０Ｈｚꎬ占空比为４８％ꎬ电流密度为１６.３Ａ/ｄｍ２ꎬ氧化时间为４２ｍｉｎꎮ通过扫描电子显微镜(ＳＥＭꎬＪＳＭ￣６３６０ＬＡ)进行ＥＤＳ分析ꎮ使用Ｔｈｅｒｍｏｅｓｃａｌａｂ２５０Ｘｉ型Ｘ射线光电子能谱仪分析(ＸＰＳ)分析涂陶瓷层表面的成分及化学结构ꎮ３㊀结果与讨论３.１㊀腐蚀后陶瓷涂层形貌分析图１和图２分别为在３.５％和５％ＮａＣｌ溶液中长时间浸泡后的陶瓷涂层的表面宏观形貌ꎮ图１㊀在３.５％ＮａＣｌ溶液中长时间浸泡后的陶瓷涂层的表面宏观形貌(ａ)２４ｈꎻ(ｂ)４８ｈꎻ(ｃ)９６ｈꎻ(ｄ)１９２ｈꎻ(ｅ)３８４ｈＦｉｇ.１㊀Ｓｕｒｆａｃｅｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇａｆｔｅｒｐｒｏｌｏｎｇｅｄｉｍｍｅｒｓｉｏｎｉｎ３.５％ＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎ(ａ)２４ｈꎻ(ｂ)４８ｈꎻ(ｃ)９６ｈꎻ(ｄ)１９２ｈꎻ(ｅ)３８４ｈ比较腐蚀后的形貌ꎬ从图１可以看出ꎬ当在３.５％ＮａＣｌ溶液海水中浸泡２４ｈ(图１ａ)时ꎬ涂层表面未见腐蚀产物ꎻ当浸泡时间为４８ｈ(图１ｂ)时ꎬ涂层表面开始零星出现腐蚀斑ꎻ当浸泡时间从９６ｈ(图１ｃ)到１９２ｈ(图１ｄ)时ꎬ涂层表面腐蚀斑仍未有明显增多ꎬ仅出现微量的腐蚀产物ꎻ当浸泡时间为３８４ｈ(图１ｅ)时ꎬ涂层１９６２㊀人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４７卷表面出现了大面积的腐蚀斑ꎬ有一定量的腐蚀产物产生ꎬ但未见腐蚀孔ꎮ从图２可以看出ꎬ当在５％ＮａＣｌ溶液海水中浸泡２４ｈ(图２ａ)时ꎬ层表面开始零星出现腐蚀斑ꎻ当浸泡时间为４８~９６ｈ(图２ｂꎬ图２ｃ)时ꎬ涂层表面腐蚀斑略有增多ꎻ当浸泡时间从１９２ｈ(图２ｄ)时ꎬ涂层表面出现了大面积的腐蚀斑ꎬ有一定量的腐蚀产物产生ꎻ当浸泡时间为３８４ｈ(图２ｅ)时ꎬ涂层颜色略显暗色ꎬ表面出现了大面积的腐蚀斑的同时ꎬ还出现了两个腐蚀孔洞ꎬ涂层表面有大量的腐蚀产物生成ꎮ图２㊀在５％ＮａＣｌ溶液中长时间浸泡后的陶瓷涂层的表面宏观形貌(ａ)２４ｈꎻ(ｂ)４８ｈꎻ(ｃ)９６ｈꎻ(ｄ)１９２ｈꎻ(ｅ)３８４ｈＦｉｇ.２㊀Ｓｕｒｆａｃｅｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇａｆｔｅｒｐｒｏｌｏｎｇｅｄｉｍｍｅｒｓｉｏｎｉｎ５％ＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎ(ａ)２４ｈꎻ(ｂ)４８ｈꎻ(ｃ)９６ｈꎻ(ｄ)１９２ｈꎻ(ｅ)３８４ｈ３.２㊀腐蚀后陶瓷涂层ＥＤＳ图谱分析通过对腐蚀后陶瓷涂层进行ＥＤＳ能谱面扫分析ꎬ测试了涂层的组成元素及其含量ꎮ图３为不同ＮａＣｌ浓度中浸泡１９２ｈ和３８４ｈ后陶瓷涂层表面的ＥＤＳ能谱ꎮ从图中可以看出ꎬ在３.５％ＮａＣｌ和５％ＮａＣｌ浸泡后的涂层中都检测到了Ｃｌ－ꎬ且在５％ＮａＣｌ检测到的Ｃｌ－含量明显高于３.５％ＮａＣｌ中的Ｃｌ－含量ꎬ说明在５％ＮａＣｌ溶液中浸泡涂层受到了更严重的腐蚀ꎮ尤其当在５％ＮａＣｌ浸泡３８４ｈ时(ＥＤＳ测试区域为图２ｅ的白色框区域)ꎬ在腐蚀孔中检测到了大量的Ｃｌ－ꎬ说明此时有更多的Ｃｌ－进入到了孔洞中ꎬ腐蚀了涂层ꎮ３.３㊀腐蚀后陶瓷涂层ＸＰＳ图谱分析图４为ＮａＣｌ浓度中浸泡后陶瓷涂层表面的ＸＰＳ图谱ꎬ其中图４Ａ为总谱图ꎬ图４Ｂ为Ｃｌ谱图ꎮ从图４Ａ可以看出ꎬ在３.５％ＮａＣｌ和５％ＮａＣｌ中浸泡后ꎬＸＰＳ都检测到了Ｃｌ元素ꎬ对应的结合能约为１９８.４７ｅＶꎮ从４Ｂ的Ｃｌ２ｐ的高分辨谱图可以看出ꎬ在３.５％ＮａＣｌ浸泡１９２ｈ时Ｃｌ含量最少ꎻ在３.５％ＮａＣｌ浸泡３８４ｈ时和在５％ＮａＣｌ浸泡１９２ｈ时Ｃｌ含量略有增加但增加的也不明显ꎻ在５％ＮａＣｌ浸泡３８４ｈ时Ｃｌ含量极具增加(此ＸＰＳ测试区域为图２ｅ的白色框区域)ꎬ可见此时有大量的Ｃｌ进入孔洞中参加了腐蚀反应ꎮ这个结果与ＥＤＳ及ＸＲＤ的检测结果一致ꎮ从图４Ｃ可以看出ꎬ在３.５％ＮａＣｌ和５％ＮａＣｌ中浸泡后ꎬＸＰＳ都检测到Ａｌ元素对应的结合能约为７４.３２ｅＶꎮ３.５％ＮａＣｌ浸泡１９２ｈ的Ａｌ２ｐ的高分辨谱图(图４Ｄ)拟合后出现了２个亚峰ꎬ第一个亚峰的结合能分为７４.２１ｅＶꎬ第二个亚峰的结合能分为７４.４２ｅＶꎮ查阅相关资料可知Ａｌ(ＯＨ)３对应的Ａｌ２ｐ结合能为７４.２ｅＶꎬＡｌ２Ｏ３对应的Ａｌ２ｐ结合能为７４.４ｅＶꎬ结合涂层所含元素ꎬ可以认为这２个亚峰与这２种物质相互对应ꎮ从图中可以看出ꎬＡｌ含量的增加趋势和Ｃｌ含量增加的趋势保持一直ꎬ随着腐蚀程度的加深ꎬ有更多的Ａｌ(ＯＨ)３腐蚀物产生ꎬ尤其是在５％ＮａＣｌ浸泡３８４ｈ时ꎬ铝合金基体也被腐蚀ꎬＡｌ含量增加的就更明显ꎮ㊀第９期张㊀宇等:ＺＬ１０１Ａ铝合金微弧氧化纳米陶瓷涂层的腐蚀行为研究１９６３图３㊀不同ＮａＣｌ浓度中浸泡后陶瓷涂层表面的ＥＤＳ能谱(ａ)３.５％ＮａＣｌ浸泡１９２ｈꎻ(ｂ)３.５％ＮａＣｌ浸泡３８４ｈꎻ(ｃ)５％ＮａＣｌ浸泡１９２ｈꎻ(ｄ)５％ＮａＣｌ浸泡３８４ｈＦｉｇ.３㊀ＥＤＳｓｐｅｃｔｒａｏｆｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓａｆｔｅｒｉｍｍｅｒｓｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮａＣｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ(ａ)Ｉｍｍｅｒｓｅｄ１９２ｈｉｎ３.５％ＮａＣｌꎻ(ｂ)Ｉｍｍｅｒｓｅｄ３８４ｈｉｎ３.５％ＮａＣｌꎻ(ｃ)Ｉｍｍｅｒｓｅｄ１９２ｈｉｎ５％ＮａＣｌꎻ(ｄ)Ｉｍｍｅｒｓｅｄ３８４ｈｉｎ５％ＮａＣｌ３.４㊀微弧氧化陶瓷涂层的腐蚀机理研究在微弧氧化后阶段ꎬ由于反应生成的熔融Ａｌ２Ｏ３来不及随着放电通道喷出ꎬ它们留在放电通道内ꎬ冷却凝固后最终堵塞封住放电通道ꎮ微弧氧化生成的陶瓷涂层其内层是连续致密的ꎬ涂层的外层有部分孔洞ꎬ但这些孔洞大部分都是封闭的ꎬ这些特殊构造能阻挡外界腐蚀物质进入膜层ꎬ可以增强陶瓷层的耐蚀性ꎮ在前期的研究中ꎬ发现纳米颗粒可以参与反应ꎬ并且一部分的纳米颗粒进入到了微弧氧化的外层放电孔洞中ꎬ增加了涂层的致密性ꎬ可以改善涂层的耐腐蚀性能[９]ꎮ为了能研制出耐蚀性更好的涂层ꎬ下面对微弧氧化陶瓷涂层的腐蚀机理进行研究ꎮ图５为微弧氧化陶瓷涂层在ＮａＣｌ溶液中长时间浸泡的腐蚀过程示意图ꎬ整个过程分为４个阶段ꎬ如图５ａ㊁ｂ㊁ｃ㊁ｄ所示ꎮ(ａ)根据前期研究发现ꎬ微弧氧化陶瓷膜一般有疏松层和致密层构成ꎬ表层疏松层主要为亚稳定的γ￣Ａｌ２Ｏ３相ꎬ致密层主要为稳定的α￣Ａｌ２Ｏ３相[９]ꎮγ￣Ａｌ２Ｏ３虽不溶于水ꎬ但当它处于酸㊁碱性环境时ꎬγ￣Ａｌ２Ｏ３就会被溶解ꎮ首先ꎬ刚开始阶段ꎬ涂层几乎没有被腐蚀ꎬＮａＣｌ溶液中的腐蚀介质如Ｈ２Ｏ㊁Ｃｌ－等渗入到到多孔的疏松层孔隙中ꎬ会降低电阻ꎮ在浸泡过程中ꎬ弧氧化过程中生成的喷射物ꎬ通过涂层间相连的孔洞ꎬ随着溶液的局部流动ꎬ被带到了孔外ꎮ(ｂ)接着ꎬ部分Ｃｌ－和陶瓷涂层表面亚稳态的γ￣Ａｌ２Ｏ３反应生成ＡｌＣｌ３ꎬＡｌ３＋与ＯＨ－反应生成了腐蚀沉淀物Ａｌ(ＯＨ)３ꎮ生成的腐蚀产物Ａｌ(ＯＨ)３会部分沉积在涂层的孔洞中ꎬ使得一些孔洞被腐蚀产物所充满ꎬ导致孔隙率下降ꎬ从而使得陶瓷涂层的隔离作用增加ꎬ有效地阻挡了腐蚀溶液中的Ｃｌ－等向铝基体方向的扩散ꎮ微弧氧化涂层对离子扩散的阻碍作用ꎬ可以认为是在微弧氧化过程中的放电及产生高温后ꎬ对试样表面有一定有表面净化和去吸附作用ꎬ形成的氧化涂层致密性高ꎬ从而可以有效减小侵蚀性离子进入的可能性ꎮＡｌ２Ｏ３＋６Ｃｌ－＝２ＡｌＣｌ３＋３Ｏ２－(１)１９６４㊀人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４７卷Ｏ２－＋Ｈ２Ｏ＝２ＯＨ－(２)ＡｌＣｌ３＋３(ＯＨ)－＝Ａｌ(ＯＨ)３＋３Ｃｌ－(３)图４㊀不同ＮａＣｌ浓度中浸泡后陶瓷涂层表面的ＸＰＳ图谱(Ａ)总谱图ꎻ(Ｂ)Ｃｌ谱图ꎻ(Ｃ)Ａｌ谱图ꎻ(Ｄ)３.５％ＮａＣｌ浸泡１９２ｈ的Ａｌ拟合分峰图Ｆｉｇ.４㊀ＸＰＳｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓａｆｔｅｒｉｍｍｅｒｓｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮａＣｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ(Ａ)ｇｅｎｅｒａｌｓｐｅｃｔｒｕｍꎻ(Ｂ)ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＣｌꎻ(Ｃ)ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＡｌꎻ(Ｄ)Ａｌｆｉｔｔｉｎｇｐｅａｋｍａｐｏｆ１９２ｈｉｍｍｅｒｓｅｄｉｎ３.５％ＮａＣｌ图５㊀微弧氧化陶瓷涂层在ＮａＣｌ溶液中长时间浸泡的腐蚀过程示意图Ｆｉｇ.５㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆＭＡＯｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｉｍｍｅｒｓｅｄｉｎＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅ(ｃ)然后ꎬ疏松层部分被腐蚀ꎬ腐蚀产物在涂层表面附着ꎬ对腐蚀离子进入陶瓷膜内部有一定阻挡作用ꎮ由于Ｃｌ－的半径很小ꎬ穿透能力很强ꎬ一方面它可以通过孔洞㊁裂纹等通道吸附在涂层上ꎬ逐渐侵蚀涂层ꎻ另一方面Ｃｌ－又可以穿透表面疏松的γ￣Ａｌ２Ｏ３膜层ꎬ向致密层渗透ꎮ由于致密层中含有少量的稳定态的α￣Ａｌ２Ｏ３ꎬ不易被腐蚀ꎬ致使致密层与疏松层中的Ｃｌ－形成浓度差ꎬ加速了致密层中的γ￣Ａｌ２Ｏ３腐蚀速率ꎬ孔内金属离子的水解导致溶液酸化ꎬ水解产生的Ｈ＋和Ｃｌ－使腐蚀不断进行ꎬ发生自催化反应ꎮ使致密层逐渐被腐蚀㊁剥离ꎬ使腐蚀逐步向基体方向推进ꎮＡｌ３＋＋３Ｈ２Ｏ＝Ａｌ(ＯＨ)３＋３Ｈ＋(４)Ｈ＋＋Ｃｌ－＝ＨＣｌ(５)(ｄ)最后ꎬ部分致密层被完全腐蚀ꎬ腐蚀溶液与铝基体接触ꎮ在热力学上ꎬ铝在任意环境下都可能发生析氢腐蚀ꎬ从而形成了大阴极小阳极的原电池ꎬＮａＣｌ溶液开始腐蚀铝基体ꎬ陶瓷涂层的保护作用丧失ꎮ２Ａｌ＋６Ｈ＋＝２Ａｌ３＋＋３Ｈ２ʏ(６)㊀第９期张㊀宇等:ＺＬ１０１Ａ铝合金微弧氧化纳米陶瓷涂层的腐蚀行为研究１９６５４㊀结㊀㊀论通过对微弧氧化陶瓷涂层的腐蚀机理进行分析ꎬ我们可以发现微弧氧化涂层可以在一定程度上保护基体不被腐蚀ꎬ尤其是涂层中的致密层的存在ꎬ阻挡了Ｃｌ－对基体的直接侵入ꎮ但最后由于但是由于孔洞和致密层中的Ｃｌ－浓度差ꎬ形成了电位差ꎬ致使致密层的保护作用失效ꎬ最终导致基体被腐蚀而失效ꎮ分析了腐蚀机理ꎬ这就给了我们继续寻找合理工艺来优化微弧氧化陶瓷涂层耐腐蚀性能的方向ꎮ在本试验研究中ꎬ我们通过在微弧氧化工艺中引入纳米添加剂ꎬ制备了纳米陶瓷涂层ꎬ使得一定量的纳米颗粒进入到了微弧氧化的外层放电孔洞中ꎬ填充了部分孔洞ꎻ并且纳米添加剂的引入使得微弧氧化反应变得剧烈ꎬ生成了更多的α￣Ａｌ２Ｏ３ꎬ使涂层变得更加致密ꎮ通过研究纳米涂层长时间浸泡在浓度为３.５％和５％的ＮａＣｌ溶液中的耐腐蚀性能ꎬ我们发现这一工艺很大程度上改善了涂层的耐腐蚀性能ꎮ参考文献[１]邓志威ꎬ来永春.微弧氧化材料表面陶瓷化机理的探讨[Ｊ].原子核物理评论ꎬ１９９７ꎬ１４(３):１９３￣１９５.[２]ＷａｎｇＹＫꎬＳｈｅｎｇＬꎬＸｉｏｎｇＲＥꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｄｄｉｔｉｖｅｓｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｆｏｒｍｅｄｂｙｍｉｃｒｏ￣ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎ[Ｊ].ＳｕｒｆａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ１９９９ꎬ１５(２):１０９￣１１１.[３]ＭａｒｋｏｖＧＡꎬＳｌｏｎｏｖａＡＬꎬＴｅｒｌｅｅｖａＯＰ.Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｏｎꎬｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｍｉｃｒｏｐｌａｓｍａｃｏａｔｉｎｇ[Ｊ].ＺａｓｃｈｉｔａＭｅｔａｌｌｏｖ.１９９７ꎬ３３(３):２８９￣２９４.[４]ＹｅｒｏｋｈｉｎＡＬꎬＮｉｅＸꎬＬｅｙｌａｎｄＡꎬｅｔａｌ.Ｐｌａｓｍａｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓｆｏｒｓｕｒｆａｃｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ[Ｊ].Ｓｕｒｆ.Ｃｏａｔ.Ｔｅｃｈｎｏｌ.ꎬ１９９９ꎬ１２２:７３. [５]ＧｒａｙＪＥꎬＬｕａｎＢＪ.Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｏａｔｉｎｇｓｏｎｍａｇｎｅｓｉｕｍａｎｄｉｔｓａｌｌｏｙｓ￣ａｃｒｉｔｉｃａｌｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].Ａｌｌｏｙｓ.Ｃｏｍｐｄ.ꎬ２００２ꎬ３３６:８８.[６]ＳｕＰꎬＷｕＸꎬＧｕｏＹꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｃａｔｈｏｄｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｌａｓｍａｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｇｓｆｏｒｍｅｄｏｎＺＫ６０Ｍｇａｌｌｏｙ[Ｊ].ＡｌｌｏｙｓＣｏｍｐ.ꎬ２００９ꎬ４７５:７７３.[７]ＳａｌｅｈｉＤｏｏｌａｂｉＤꎬＥｈｔｅｓｈａｍｚａｄｅｈＭꎬＭｉｒｈｏｓｓｅｉｎｉＳＭＭ.ＥｆｆｅｃｔｏｆＮａＯＨｏｎｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＣｏｒｒｏｓｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡｌｕｍｉｎａａｎｄＳｉｌｉｃａＰＥＯＣｏａｔｉｎｇｓｏｎＡｌｕｍｉｎｕｍ[Ｊ].Ｍａｔｅｒ.Ｅｎｇ.Ｐｅｒｆｏｒｍ.ꎬ２０１２ꎬ２１:２１９５.[８]ＨｕｓｓｅｉｎＲＯꎬＮｉｅＸꎬＮｏｒｔｈｗｏｏｄＤＯ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｐｌａｓｍａｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｕｒａｎｄａｌｕｍｉｎｕｍｏｘｉｄｅｃｏａｔｉｎｇｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ[Ｊ].Ｓｕｒｆ.Ｃｏａｔ.Ｔｅｃｈｎｏｌ.ꎬ２０１０ꎬ２０５:１６５９.[９]张㊀宇ꎬ范㊀伟.纳米ＴｉＯ２添加剂对ＺＬ１０１Ａ铝合金微弧氧化膜耐蚀性能的影响[Ｊ].材料保护ꎬ２０１７ꎬ５０(４):７６￣７９.。

铝合金锭——成分性能对比

• 铍 Be ：≤0.1(杂质)
• 锡 Sn ：≤0.01(杂质)
• 铅 Pb：≤0.05(杂质)
• 注：杂质总和: (砂型铸造)≤1.1; (金属型铸造)≤1.4
zl105力学性能
• 抗拉强度 σb (MPa)：≥225
伸长率 δ5 (%)：≥0.5
• 硬度（HB)：≥70(5/250/30)HBS
• 抗拉强度 σb (MPa)：≥145 • 屈服强度σb（MPa)：≥180 • 伸长率 δ5 (%)：≥4 • 硬度 (HB )：≥50(5/250/30) • 铸造方法：
砂型铸造加变质处理; 熔模铸造加变质处理; 金属型铸造加变质处理（F态.SB.RB.KB)。
3 zl104铝合金
• 材料名称: ZAlSi9Mg
ADC12力学性能
• 抗拉强度 σb (MPa)：≥230 • 伸长率 δ5 (%)：≥1 • 硬度 (HB )：80
Fe含量对ADC12铝合金组织及性能的影响
• 过高的铁含量容易使铸件出现硬质点，机加工有困难，断面有片状金属复合物，浇口易出现缺肉现象，铸件韧性下降等！
• 过低，容易出现粘模等现象.
• 铜 Cu ：≤0.1(杂质)交付形态
• 锌 Zn：≤0.25(杂质)钛+稀土 Ti+Zr：≤0.15(杂质)
• 锡 Sn ：≤0.01(杂质)
• 铅 Pb：≤0.01(杂质)
• 注：杂质总和:(砂型铸造)≤1.1;( 金属型铸造)≤1.4
zl104力学性能
• 抗拉强度 σb (MPa)：≥195 • 伸长率 δ5 (%)：≥1.5 • 硬度（HB)：≥65(5/250/30) • 热处理规范：
• 标准：GB/T 15115-2009

ZL101A铸铝合金和LY12硬铝同槽硬氧化的研究

３工艺条件的选择．
（）试件Ａ的工艺条件１采用上表中铸件硬氧化工
天后取出，算出腐蚀速率，其公式如下：
＝
（ｎＧ）／ｔＧ— Ａ
艺条件：电流密度为２／ｉ，硬化槽温度（５）Ａｄ２ｎ１ ±１ ℃，
蛋复塑垒堡曼曼
缸撼ｌ热工加
为３５一５０，Ｍ为１２～１８，并含一定量的．％．％．％．％
合金的化学成分为ｓ＝．％一．％，Ｍ＝０２％ｉ６５７５ｇ．０
一
０．５，４％
Ｔ＝０．５～０．０％，ｉ０％２
Ｆ ≤ ０．０，ｅ２％
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ＺＬ１Ａ铸铝合金和ＬＹ２硬铝Ｏ１１同槽硬氧化的ｔＦｉ究ｔ
河南新平科烟草机械有限公司（乡新４３０）张劲松５０２
１概述．Ｌ１硬铝的主要合金元素是Ｃ和Ｍ，ｃ一可以看出，Ｚ１１Ｌ０Ａ铸铝硬氧化工艺和Ｌ２硬铝硬氧化工艺相矛盾，同槽氧化非常因难。我Ｙ１公司通过大量试验，研制出一种Ｚ１１Ｌ０Ａ铸铝和Ｌ２Ｙ１硬铝同槽硬氧化的方法，供大家参考。
式中 ——腐蚀速率；Ｇ ——试样腐蚀前质量；ｃ ——试样腐蚀后的质量；Ａ ——试样面积；ｔ ——腐蚀时间。
配方：ＨＳ４液３０／２Ｏ溶３ｇＬ和多种添加剂，槽温（５± １１ ℃，阴极材料：铅棒。）
入红外线快速干燥器中，干燥后计算黑点数目。（）外观按Ｇ８１－１８铝及铝合金阳氧化，４Ｂ０３９７极

ZL101A力学性能的研究

ZL101A力学性能的研究
主要元素：
Al Si 6.5~7.5 Mg 0.255)
铸造方法及其热处理工艺参数
砂型铸造，必须进行变质处理(SB) 钠或锶合金状态：T6（固溶处理后完全人工时效）大部分铸铝合金采用T6规范
固溶处理
固溶处理温度540±5℃，保温时间6~10h，水冷60~100℃ 为获得良好的时效强化效果,在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度高些，保温时间长些，有利于合金元素充分融入基体中，从而获得最大过饱和度的均匀固溶体。也即有更好的力学性能。
时效工艺
参考文献：《时效工艺对ZL101A合金性能的影响》
——北京航空材料研究院
ZL101A合金比较理想的时效制度为170℃,保温9～13h。
总体来看：采用低压铸造、变压铸造、金属型铸造、固溶充分、控制杂质含量（特别是Fe杂质）延伸率不足：适当降低时效温度及保温时间拉伸强度不足：时效温度170℃；提高Si含量
acknowledge:Guowei Zeng
重力铸造和低压铸造
对ZL101A铝合金的力学性能和微观组织的影响
参考文献：《低压铸造对ZL101A合金力学性能的改善》 ——西北工业大学、广西大学
160度处理可以得到较好的综合性能（强度和塑性）
低压铸造充型平稳，减少氧化夹杂；凝固时具有一定的压力，枝晶间补缩的效果显著。同时其凝固速度较重力浇注也快得多，微观组织更加致密。从而使低压浇注比重力浇注的力学性能，特别是伸长率大幅度提高。

Er_和Ce_对铸造ZL101A_铝合金组织与力学性能的作用对比研究

基金项目：云南省社会发展科技计划－科研院所技术开发研究专项（2011CF009）。

作者简介：闫洪（1961-），男，云南大理人，正高级工程师，主要从事金属材料研究工作。

收稿日期：2023-04-15Er 和Ce 对铸造ZL101A 铝合金组织与力学性能的作用对比研究闫洪1，2（1.昆明冶金研究院有限公司，昆明650031；2.中铝集团中央研究院昆明分院，昆明650031）摘要：在ZL101A 铝合金中分别加入稀土元素Er 和Ce ，比较加入两种稀土后合金的组织和力学性能方面的差异。

结果表明：在α-Al 和共晶Si 方面，Er 的细化作用明显优于Ce ，加入Er 可在ZL101A 铝合金中形成更加细小和弥散分布的稀土化合物相，使合金的力学性能有较大程度的提高，其ZL101A （Er ）合金的抗拉强度达到188MPa ，伸长率是6.7%，高于ZL101A （Ce ）合金。

关键词：ZL101A 铝合金；Er ；Ce ；组织结构；力学性能中图分类号：TG146.21，TG292文献标识码：A文章编号：1005-4898（2023）06-0017-03doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2023.06.040前言铝合金的晶粒细化处理是工业生产中重要的工艺方法。

细小均匀的晶粒组织能提高铝合金的力学性能和增强组织致密性，在铝合金中加入稀土元素已成为晶粒细化的有效方法。

Ce 是铝合金常用的稀土元素，但Ce 化合物存在聚集和长大的问题，其细化作用有限；而稀土Er 不仅能提高铝合金的强度，而且能较大程度地改善铝合金的塑性。

目前，国内已分别研究了Ce 和Er 对铝合金的细化作用[1-2]，但二者对ZL101A 铝合金的组织和性能的对比研究极为少见，尤其是Er 和Ce 在铝合金中产生稀土化合物的差别还未见报道。

由于稀土有各自的优点和不足，采用合适的稀土元素至关重要，对此，本文以ZL101A 铝合金为基体合金，研究了稀土Er 和Ce 的影响，并对二者的作用进行对比和分析探讨，为进一步优化合金性能提供参考。

ZL101铝硅合金中钛硼细化剂添加比例的影响

ZL101铝硅合金中钛硼细化剂添加比例的影响黄长虹;秦华;叶锦华【摘要】目的研究ZL101铝硅合金中添加钛硼细化剂的最优比例.方法采用不同添加比例,制备一定数量的同种零件,并检测零件的强度、塑性和晶粒尺寸,以箱线图来对比不同添加比例对强度、塑性的影响,以散点图来表现不同添加比例对晶粒尺寸的影响.结果不添加时,晶粒尺寸最大,强度和塑性也最差.随着钛硼细化剂添加比例的增大,晶粒尺寸逐步得到细化,强度和塑性也随之提高,当钛硼细化剂的质量分数超过0.1％后,细化效果逐步减弱;当质量分数为0.3％和0.1％时,强度、塑性方面基本区别不大.结论钛硼细化剂的质量分数为0.1％～0.15％是最优的添加比例.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2018(010)002【总页数】3页(P130-132)【关键词】ZL101;钛硼细化剂;强度;塑性;晶粒尺寸;最优比例【作者】黄长虹;秦华;叶锦华【作者单位】苏州安路特汽车部件有限公司,江苏苏州 215000;苏州安路特汽车部件有限公司,江苏苏州 215000;苏州安路特汽车部件有限公司,江苏苏州 215000【正文语种】中文【中图分类】TG156ZL101A和ZL201等是铸造铝合金中经常添加的含钛细化剂，当其加入到铝熔体后，细化剂中的三铝化钛、二硼化铝和二硼化钛弥散在铝熔体中，通过这些金属化合物影响α-Al形核和生长，从而实现细化晶粒[1—3]。

晶粒细化可以给铝合金铸件带来一系列的好处，如改善机械性能、改善凝固时的补缩能力、提高铸件致密度、减少铸造疏松和裂纹、改善内部冶金质量等[4—5]。

添加比例对铝硅合金细化效果的影响以及性价比最高的目标添加比例需要进一步研究。

文中设计了一组实验，目的是比较不同钛硼细化剂添加比例对硬度、强度、伸长率及晶粒度的影响，从而得出 ZL101铝硅合金中钛硼细化剂的最优添加比例，以指导实际生产过程。

1 实验1.1 实验设计力学性能测试：分别取钛硼细化剂质量分数为0%, 0.09%, 0.3%的ZL101铝液，精炼合格后，经过相同铸造机压铸成种类A零件，每种比例各13件样品，X射线检测合格后进行热处理，在同一位置进行锯切和车削，制成拉伸试棒，在拉伸试验机进行室温拉伸测试，并由布氏硬度计压点测试硬度。

101a铝合金成分

101a铝合金成分101a铝合金是一种常用的铝合金材料，具有一定的特殊成分。

下面将介绍101a铝合金的成分及其特点。

101a铝合金的成分主要包括铝（Al）、铜（Cu）、镁（Mg）和锰（Mn）。

其中，铝是101a铝合金的主要成分，占比超过90%。

铜的含量一般在1%左右，镁的含量在0.5%~1.2%之间，锰的含量约为0.3%左右。

此外，101a铝合金中还可能含有少量的其他元素，如硅（Si）、铁（Fe）等。

101a铝合金的成分对其性能有着重要影响。

首先，铝的高含量使得101a铝合金具有良好的延展性和可塑性，易于加工成各种形状。

其次，铜的加入可以提高合金的强度和硬度，增强其抗腐蚀能力。

镁的存在可以提高合金的强度和刚性，同时还能提高耐热性和耐磨性。

锰的加入可以提高合金的抗氧化能力和耐蚀性。

硅和铁等元素的添加可以改善合金的流动性和铸造性能。

101a铝合金具有许多优良的性能。

首先，它具有良好的强度和硬度，能够满足各种工程需求。

其次，101a铝合金具有较好的耐蚀性，能够在潮湿和腐蚀环境中长期稳定运行。

此外，该合金还具有良好的可焊性和可加工性，便于进行各种加工和连接操作。

另外，101a铝合金还具有较好的导热性和导电性，广泛应用于电子、电气和热交换领域。

除了上述优点外，101a铝合金也存在一些局限性。

首先，由于铜的含量较高，101a铝合金的价格相对较高，不适用于一些经济性要求较高的领域。

其次，101a铝合金的强度和硬度相对较低，不能满足一些对高强度材料的需求。

此外，101a铝合金的耐热性和耐腐蚀性相对较差，不能在高温和酸碱环境中长期稳定使用。

101a铝合金是一种常用的铝合金材料，其主要成分为铝、铜、镁和锰等元素。

该合金具有良好的延展性和可塑性，强度和硬度适中，耐蚀性较好。

然而，101a铝合金的价格较高，强度和耐热性有限，应根据具体需求进行选择和应用。

Zl101A生产操作规程

Zl101A生产操作规程合金及其性能 (4)一、ZL101A合金的主要性能 (4)二、 (4)三、 (4)一、铝合金熔炼的主要影响因数 (5)1、气体的影响 (5)2、影响铝合金吸气的因素 (5)3、铝合金蒸气压的影响 (5)4、氧化膜的影响 (5)5、Al2O3等夹杂物的影响 (6)6、合金元素的影响 (6)7、熔化时间的影响 (6)8、季节和地区因素的影响 (6)二、气孔的形状、特征及其危害 (7)1、针孔 (7)2、皮下气孔 (7)3、集中性大气孔 (7)三、铝合金液的氧化 (7)四、夹杂物的形成、特点及危害 (7)铝合金的熔炼 (8)一、熔炼用金属材料 (8)1、新金属 (8)2、中间合金 (9)3、回炉料 (9)4、对材料保管的要求 (9)二、熔炼用辅助材料 (10)1、铝合金用熔剂 (10)2、铝合金用精练剂 (10)3、铝合金常用变质剂 (10)4、铝合金用涂料 (10)三、熔炼工艺及操作 (11)1、铝合金熔炼的一般工艺流程 (11)2、熔炼前的各项准备工作 (11)1）、配料计算及调整合金成分的办法 (11) 2）、金属炉料的准备 (13)3）、非金属材料的准备 (13)4）、熔炉及熔炼工具的准备 (13)ZL101A合金的熔炼工艺 (14)炉前铝合金液处理的原理 (15)一、铝合金的精炼净化 (15)二、净化效果检验方法 (16)三、变质处理 (16)1、钠盐变质剂的处理 (16)2、变质工艺 (17)3、变质处理工艺要点 (17)4、变质效果检测 (18)铝合金热处理的目的和方法 (19)一、铝合金热处理的目的 (19)二、热处理方法及工艺 (19)1、退火处理 (19)2、淬火 (20)3、时效处理 (20)4、热处理操作技术要点 (21)5、热处理质量及缺陷消除与预防 (22)铝合金铸件用型砂的成分与性能油砂芯的烘干工艺见表铝合金铸造用油砂的成分的性能见表铝合金的吸气、氧化及夹杂物铝合金液中气体的来源及其影响因素（一）、存在于熔炼与铸造现场的氢气源1、来自空气中的水蒸汽的吸气空气中对铝合金吸气影响最大的是水蒸汽，它也是使铝合金被氧化的原因。

101a铝锭成分

101a铝锭成分1. 介绍101a铝锭是一种常用的工业原材料，主要用于制造铝合金和其他铝制品。

了解101a铝锭的成分对于生产过程和产品质量控制非常重要。

本文将详细介绍101a铝锭的成分及其对其性能的影响。

2. 铝的基本性质铝是一种轻便、耐腐蚀、导电良好的金属，具有广泛的应用领域。

它在工业中常以纯度较高的形式使用，其中包括101a铝锭。

3. 101a铝锭成分及含量3.1 主要元素101a铝锭主要由以下元素组成： - 铁（Fe）：0.5%以下 - 硅（Si）：0.6%以下- 锰（Mn）：0.15%以下 - 镁（Mg）：0.15%以下 - 铜（Cu）：0.1%以下 - 锌（Zn）：0.1%以下3.2 其他杂质元素除了上述主要元素外，101a铝锭中可能还含有少量的其他杂质元素，如镍（Ni）、钛（Ti）等。

这些杂质元素的含量通常在0.05%以下。

3.3 纯度要求101a铝锭的纯度要求较高，通常要求其纯度达到99.5%以上。

这是因为较高的纯度能够提供更好的机械性能和耐腐蚀性，同时也有利于铝合金的生产和加工过程。

4. 成分对101a铝锭性能的影响101a铝锭中各元素的含量及其相互作用对其性能具有重要影响。

- 铁（Fe）：高含量的铁会降低铝锭的塑性和延展性，降低产品的强度和韧性。

- 硅（Si）：适量的硅可以提高铝锭的强度和刚性，但过多的硅会使产品易碎。

- 锰（Mn）：适量的锰可以提高铝锭在高温下的强度和耐蚀性。

- 镁（Mg）：适量的镁可以提高铝锭的塑性、强度和硬度，但过多会导致产品变脆。

- 铜（Cu）：铜可提高铝锭的机械强度，但过多会降低铝锭的可塑性。

- 锌（Zn）：适量的锌可以提高铝锭的强度和耐腐蚀性。

5. 成分控制为了确保101a铝锭的质量和性能，生产过程中需要严格控制各元素的含量。

常用的控制方法包括： - 原料选择：选择纯度较高的铝及其他合金元素原料，以减少杂质元素的含量。

- 冶炼工艺：采用合适的冶炼工艺，如电解法、熔炼法等，以确保成分均匀。