石墨烯纳米片对D16T铝合金微弧氧化膜层结构与性能的影响

• 作者: 刘婉颖 刘颖 林元华 石云升 邱宇洪 陈龙 高婷艳
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: D16T铝合金 微弧氧化 石墨烯纳米片 耐蚀性 耐磨性
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 表面失效及防护
• 页码范围: 237-250
• 页数: 14页
• 分类号: TG174.44
• 字数: 8521字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.05.029

摘要

目的 研究石墨烯纳米片对D16T铝合金耐磨耐蚀性的影响,为铝合金表面微弧氧化处理技术在油气领域的应用提供理论依据.方法 利用微弧氧化技术在含与不含石墨烯的电解液中在D16T铝合金表面制备微弧氧化膜层,采用XRD、SEM、EDS分析了膜层相结构和表面形貌,测试了膜层的粗糙度和显微硬度,通过摩擦磨损和电化学实验研究了石墨烯纳米片对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性和耐蚀性的影响.结果 微弧氧化膜层主要由 α-Al2O3和 γ-Al2O3相组成,石墨烯的添加使Al2O3相的衍射峰值和衍射峰的数量增加,Al衍射峰明显降低;膜层表面平整,表面熔融颗粒较少,表面有大块团聚物堆积.膜层由外部疏松层和内部致密层组成,疏松层微孔数量和微裂纹较少,膜层厚度稍有增加,致密层厚度由不含石墨烯时的0.6μm增至1.6μm.含石墨烯的膜层容抗弧半径明显增加,Bode图中低频阻抗值由5×105Ω.cm2提升至106Ω.cm2,疏松层电阻由1.57×105Ω.cm2增至1.98×105Ω.cm2,致密层电阻由3.07×105Ω.cm2提升至1.24×106Ω.cm2;膜层自腐蚀电位由-0.53 V提高至-0.41 V,自腐蚀电流密度由3.15×10-7 A/cm2降低至3.97×10-8 A/cm2;膜层质量磨损量明显降低,摩擦系数减小,耐磨性增加.结论 石墨烯纳米片通过放电通道进入膜层填充膜层中的孔和裂纹,部分石墨烯形成团状覆于膜层表面,使膜层更加平整、致密,膜厚增加,膜层耐磨性和耐蚀性得到明显提升.