Fe_3Al和FeAl合金的高温氧化行为

铝及铝合金材料表面氧化膜原理研究

铝及铝合金材料表面氧化膜原理研究 1铝及铝合金化学氧化膜成膜原理 (1) 1.1铝及铝合金表面的化学氧化理论 (1) 1.2铝及铝合金化学氧化原理 (1) 2 铝及铝合金传统含铬导电氧化膜 (2) 2.1传统导电氧化膜工艺 (2) 2.2导电氧化液中各因素的作用 (3) 3导电氧化液中含铬酸盐的替代 (4) 1铝及铝合金化学氧化膜成膜原理 1.1铝及铝合金表面的化学氧化理论 化学氧化处理是在一定温度下，金属铝和氧化溶液发生化学反应，在表面生成不溶性氧化膜的工艺。一般形成氧化膜必须具备两个条件:一是在溶液中含有使铝表面生成氧化膜的氧化剂；二是在溶液中含有活化剂，使铝表面在氧化成膜过程中，不断地被溶解，在氧化膜中形成孔隙，保证氧化膜不断地成长、增厚。氧化膜的形成包括下列三个历程： 1）表面金属溶解到处理液中； 2）溶解产物在处理液中同化学氧化所用的介质发生反应，生成某种中间产物；3）氧化物从过饱和溶液中结晶析出，沉积于金属表面。 1.2铝及铝合金化学氧化原理 铝及铝合金的化学氧化是在一定温度条件下，通过化学作用使清洁的铝合金表面与氧化液中的氧相互作用，形成一层致密的氧化膜的一种涂覆方法。这种氧化膜具有一定的耐蚀性，通常作为油漆或有机涂层的底层。化学氧化膜层的颜色随氧化液的组成、操作条件及膜层厚度的变化而变化。 铝及铝合金的化学氧化方法较多，按其溶液性质可分为碱性和酸性两种，按膜层的性质可分为磷酸盐膜、铬酸盐膜以及铬酸-磷酸盐膜、无铬氧化膜等。从理论上讲，化学氧化存在着金属的溶解和成膜反应，溶解过快膜层不能生成，反之，则膜层疏松。当膜层达到一定厚度的时候，膜层阻碍金属和溶液的接触，氧化过程自行停止。除应选择合适的氧化剂和成膜剂之外，为确保氧化膜质量还应加入一些添加剂，有的还加入一些稳定剂。 按功能分氧化液组成主要有两类：其一是氧化剂如重铬酸钾或铬酐、锰酸盐、

耐热钢性能和耐腐蚀指标

耐热钢性能和耐腐蚀指标 在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力、机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。 耐热钢基本信息 简介： 耐热钢（heat-resisting steels) 在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。 类别： 耐热钢按其性能可分为抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。 耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。

用途 耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。 中国自1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620℃；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。耐热钢和不锈耐酸 在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。合金元素的作用铬、铝、硅这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的 氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度，含量为2％时，强化效果最好。 镍、锰可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗碳性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢的抗氧化性。钒、钛、铌是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。碳、氮可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。硼、稀均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶

浅谈铝合金的化学氧化

北京瑞升昌合金铝板公司https://www.wendangku.net/doc/0515387424.html, 浅谈铝合金的化学氧化 合金铝板等铝合金型材的新鲜表面在大气中会立即生成自然氧化膜，这层氧化膜虽然非常薄，一般说来在0.005-0.015um的范围内。然而这个厚度范围不足以保护合金铝板等铝合金型材免遭腐蚀，也不足以作为有机涂层的可靠底层。通过适当的化学处理，氧化膜的厚度可以增加100—200倍，从自然氧化膜成为化学氧化膜。广义的化学氧化膜可以包括重铬酸盐或高锰酸盐等氧化剂参与的化学氧化膜。化学氧化膜只包含铝与水反应生成勃姆体膜(Boehmite)或拜耳体膜(Bayerite)的情形，按我国习惯也称之为水合氧化膜。 化学氧化膜的用途 合金铝板等铝合金型材与水的相互作用在沸腾纯水中可以得到致密的保护性化学氧化膜，也称勃姆体膜。但水的纯度和反应温度必须严格控制，因为它们对于膜的结构和厚度具有明显影响。水中微量杂质对膜有明显影响，氯化物和硅酸盐必须从水中彻底去除。水中二氧化硅含量即使少到1ug/g，生成的膜就不稳定而且厚度只有原来的一半，电解溶液在pH=5～6的水中成膜的质量最好，PH值大于6之后漏电电流迅速上升，这样就不适于电解电容器的生产。 勃姆体膜的另一个工业用途是铝片氧化和染色。合金铝板等铝合金型材在沸腾的乙醇与水的混合液中化学氧化。反应速度和膜厚与混合液的水含量有关，在35％水中生成无水氧化物，含20％水的溶液形成膜的水合程度相当于勃姆膜。研究表明，在70℃以下的水中生成的膜只含有拜耳体，而温度在100~：时生成的氧化膜含有勃姆体与拜耳体的混合物。水中含三乙醇胺时，化学氧化膜的生成速度的温度敏感性提高，在60—90℃时生成的膜是非晶态的，而100℃时生成的膜中则只含有勃姆体。 化学氧化膜的结构与成分 从室温90℃，化学氧化膜是双层结构，靠近金属基体是假勃姆体膜，外表面是拜耳体膜。这种拜耳体膜可以用机械方法或胶带除去。假勃姆体是铝的羟基氢氧化物，类似于勃姆体，但含水较多。然 而，拜耳体实际上是一种氢氧化铝，即Al(OH)3。在90～100'~条件下，化学氧化膜是具有一定结晶度的假勃姆体膜。在1atm(101.325kPa)时未观测到拜耳体，当压力增加时发现了拜耳体。但是在100℃以 上正常大气压时。据报道勃姆体是惟一的氧化物。 北京瑞升昌合金铝板公司https://www.wendangku.net/doc/0515387424.html,

Mo合金高温抗氧化涂层的研究

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。＋＋ ＋＋ 表面改性技术 Mo 合金高温抗氧化涂层的研究 夏 斌，张 虹，白书欣，陈 柯，张家春，钟文丽 （国防科学技术大学航天与材料工程学院，湖南长沙 410073） 摘要：用粉末固体渗法在钼合金表面制备了Mosi 2渗层，研究了铝硅共渗和硼硅共渗对渗层的结构和抗氧化性能的影响。结果表明，与渗硅相比，铝硅共渗层厚度保持不变，渗层由单层结构变成多层复合结构，抗氧化性下降；硼硅共渗层厚度减少，结构没有明显改变，抗氧化性能得到了明显改善。关键词：钼合金；高温；抗氧化涂层；铝硅共渗；硼硅共渗 中图分类号：TG156.8；TG174.4 文献标识码：A 文章编号：0254-6051（2007）04-0054-04 High Temperature Oxidation-resistance Coatings on Mo Alloy XIA Bin ，ZHANG Hong ，BAI shu-xin ，CHEN Ke ，ZHANG Jia-chun ，ZH0NG Wen-li （College of Aerospace and Materials Engineering ，National University of Defense Technology ，Changsha Hu'nan 410073，China ） Abstract ：Mosi 2coatings on Mo alloy were prepared by pack cementation.The influences of aluminosiliconizing and bo-ronsiliconizing on the microstructure and oxidation resistance of the coatings were researched.The results show that com-pared with the siliconizing monolayer ，the aluminosiliconizing coating with eguivalent thickness is multilayered and has worse oxidation resistance while the boronsiliconizing coating is thinner and has better oxidation resistance without signifi-cant structure change. Key words ：molybdenum alloy ；high temperature ；oxidation-resistance coating ；aluminosiliconizing ；boronsiliconizing 作者简介：夏 斌（1981.11—），男，四川遂宁人，硕士生，主要 从事材料高温抗氧化涂层的研究。联系电话：0731-******* E-mail ： handsome_ps@https://www.wendangku.net/doc/0515387424.html, 收稿日期：2006-11-09 随着科学技术的发展，难熔材料在国防军工、航空 航天、能源、和核工业等领域有着不可替代的作用［1］。 其中钼的高温性能好，热导率高，比热容低，并具有良好的抗热冲击、抗热疲劳能力，在难熔金属中性价比最高。并且加入1wt%~2wt%La 203的钼合金的再结晶温度可达到1600C ［2］。但是钼及其合金在高温氧化气氛中很容易被氧化，在400C 以上便开始形成氧化 物，造成钼的迅速破坏［3］。Mosi 2具有优异高温抗氧 化性能，可作为钼合金上的高温抗氧化涂层。然而Mosi 2在低温区会发生 “pesting ”现象［4］，直接影响Mosi 2的高温抗氧化能力。Cockeram ［5］发现B 的加入可提高硅化物涂层的抗氧化性能。另有研究发现［6-9］， Mo-si-B 三元合金体系具有良好的抗氧化性与高温力学性能。铝硅共渗可改进单一Mosi 2的性能， 渗层在1050C 的周期抗氧化性很高 ［10-11］ 并且晶型结构也会发生转变 ［12］ 。本文通过多元共渗的方法在钼合金表面制备含Al 或B 元素的硅化物渗层，研究了其渗层结构和抗氧化性能。 1 试验材料及方法 基体材料采用市售的40mm X 40mm X 0.5mm Mo-La 203高温钼合金， 经表面预处理后，进行1000C X 5h 的固体渗处理，随炉降温冷却。固体渗装置见图1，固体渗剂成分如表1所示。 采用转靶X 射线衍射仪分析渗层表面的相组成，采用扫描电镜观察渗层的截面形貌特征，采用能谱分析确定渗层截面的成分，用氧-乙炔焰喷烧考察渗层的动态高温抗氧化性能。 图1 固体渗处理装置示意图 Fig.1 schematic layout of pack processing device 表1 各种渗剂的配方（质量分数，%） Table 1 Composition of penetrating reagent powder （wt%） 固体渗工艺 硅粉催渗剂A 铝粉 碳化硼 催渗剂B 渗硅982铝硅共渗88210 硼硅共渗 88 2 5 5 2 试验结果与讨论 2.1 渗层结构及组织 经渗硅处理和硼硅共渗处理后样品的表面为铁灰色，铝硅共渗的样品表面为深褐色和灰白色相间。图 4 5《金属热处理》2007年第32卷第4期

耐热钢的优质性能

耐热钢的优质性能 在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。 类别： 耐热钢按其性能可分为抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。 耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。 简介： 耐热钢（heat-resisting steels) 在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。 用途: 耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。 中国自1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620℃；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。耐热钢和不锈耐酸在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。合金元素的作用铬、铝、硅这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度，含量为2％时，强化效果最好。 镍、锰可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗碳性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢的抗氧化性。钒、钛、铌是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。碳、氮可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。硼、稀均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶界迁移，从而提高钢的高温强度；稀土元素能显著提高钢的抗氧化性，改善热塑性。耐热钢分类珠光体钢合金元素以铬、钼为主，总量一般不超过5％。其组织除珠光体、铁

铝与铝合金的氧化处理

铝与铝合金的氧化处理 铝及铝合金在大气中虽能自然形成一层氧化膜,但膜薄（40- 50A）而疏松多孔,为非晶态的、不均匀也不连续的膜层,不能作为可靠的防护一装饰性膜层.随着铝制品加工工业的不断发展,在工业上越来越广泛地采用阳极氧化或化学氧化的方法,在铝及铝合金制件表面生成一层氧化膜,以达到防护一装饰的目的. 经过化学或电化学抛光后的铝及铝合金制件,进行阳极氧化处理后,可得到光洁、光亮、透明度较高的氧化膜层,再经染色,可得到各种色彩鲜艳夺目的表面.如在某种特定的技术条件下加以氧化处理,在其表面还可形成仿釉膜层,从而使铝制品表面获得特殊的装饰效果.据不完全统计,我国目前铝和铝合金的装饰性氧化技术已发展到几十种之多,使我国铝制品加工工业的发展日新月异. 所以：铝合金氧化的作用是防护和装饰性. 一、\x09化学氧化： 经化学氧化处理获得的氧化膜,厚度一般为0.4um,质软、耐磨和抗蚀性能均低于阳极氧化膜.所以,除有特殊用途外,很少单独使用.但它有较好的吸附能力,在其表面再涂漆,可有效地提高铝制品的耐蚀性和装饰性. 铝及铝合金的化学氧化处理,按其溶液的性质,可分为碱性和酸性溶液氧化处理两类,按其膜层的性质则可分为氧化物膜层、磷酸盐膜层、铬酸盐膜以及铬酸～磷酸盐膜等. 二、阳极氧化： 经阳极氧化处理获得的氧化膜,厚度一般在5-20v m,硬质阳极氧化膜厚度可达60- 2500m.其膜层还具有似下特性： （1）硬度较高.纯铝氧化膜的硬度比铝合金氧化膜的硬度高.通常,它的硬度大小与铝的合金成份、阳极氧化时电解液的技术条件有关.阳极氧化膜不仅硬度较高,而且有较好的耐磨性.尤其是表面层多孔的氧化膜具有吸附润滑剂的能力,还可进一步改善表面的耐磨性能. (2)有较高的耐蚀性.这是由于阳极氧化膜有较高的化学稳定性.经测试,纯铝的阳极氧化膜比铝合金的阳极氧化膜耐蚀性好.这是由于合金成分夹杂或形成金属化合物不能被氧化或被溶解,而使氧化膜不连续或产生空隙,从而使氧化膜的耐蚀性大为降低.所以,一般经阳极氧化后所得的膜必须进行封闭处理,才能提高其耐蚀性能. (3)有较强的吸附能力.铝及铝合金的阳极氧化膜为多孔结构,具有很强的吸附能力,所以给孔内填充各种颜料、润滑剂、树脂等可进一步提高铝制品的防护、绝缘、耐磨和装饰性能. （4）有很好的绝缘性能.铝及铝合金的阳极氧化膜,已不具备金属的导电性质,而成为良好的绝缘材料. (5)绝热抗热性能强.这是因为阳极氧化膜的导热系数大大低于纯铝?阳极氧化膜可耐温1500℃左右,而纯铝只能耐660℃.好综上所述,铝和铝合金经化学氧化处理,特别是阳极氧化处理后,在其表面形成的氧化膜具有良好的防护一装饰等特性.因此,被广泛应用于航空、电气、电子、机械制造和轻工工业等方面.

铝及铝合金阳极氧化性能介绍

为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？ 一、阳极氧化的原理 阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。 二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制 1、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。 2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时,影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。 三、铝合金基础知识 工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。 1、变形铝合金 不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。按照铝合金系，从强度最低1xxx系纯铝到强度最高7xxx系铝锌镁合金。 1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。 3xxx系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-M n金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。

铝合金表面处理国内外应用现状

表面工程技术 铝合金表面处理国内外研究应用现状Aluminum alloy surface treatment of domestic and foreignresearch and application status 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：复合材料1101 学生姓名：曹成成 学号：3110706055 指导教师：张松立 2014 年6 月

【摘要】综述了近年来铝合金表面改性技术取得的研究进展，介绍了镀层技术，转化膜处理技术、高能束表面处理技术等方法制备铝合金表面层的原理、特点及研究成果简要介绍了铝合金表面处理技术的新进展,重点介绍了铝合 金的阳极氧化、电镀、化学镀和微弧氧化、激光熔覆等工艺。 关键词:铝合金;表面处理;阳极氧化;电镀;化学镀;微弧氧化;激光熔覆 前言 铝是元素周期表中第三周期主族元素,为面心立方晶格,无同素异构转变,延展性好、塑性高,可进行各种机械加工。铝的化学性质活泼,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约1～3 nm 的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;铝是两性的,既易溶于强碱,也能溶于稀酸。铝在大气中具有良好的耐蚀性。纯铝的强度低,只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝合金。铝合金的突出特点是密度小、强度高。铝中加入Mn、Mg 形成的Al-Mn、Al-Mg 合金具有很好的塑性和较高的强度,称为防锈铝合金,如3A21 ,5A05。硬铝合金的强度较防锈铝合金高,但防蚀性能有所下降,这类合金有Al-Cu-Mg 系如 2A11 ,2A12。Al-Cu-Mg- Zn 系为超硬铝,如7A04 ,7A09。新近开发的高强度硬铝,强度进一步提高,而密度比普通硬铝降低15 % ,且能挤压成型,可用作摩托车骨架和轮圈等构件。Al-Li 合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。通过在铝中加入3 %～5 %(质量分数) 的比铝更轻的金属锂,就可以制造出强度比纯铝高20 %～25 % ,密度仅2. 5 t/ m3 的铝锂合金。这种合金用在大型客机上,可以使飞机的重量减少5 t 多,而载客人数不减。 尽管铝合金材料具有密度小、热膨胀系数低、比刚度和比强度高等优点，但

高温抗氧化柔性石墨密封材料的制备和性能研究

12FLUID MACHINERY Vol. 45,No.2,2017文章编号：1005 -0329(2017)02-0012-05 高温抗氧化柔性石墨密封材料的制备和性能研究 谢苏江，朱宗亮 (华东理工大学，上海200237) 摘要：柔性石墨作为密封材料广泛应用于石油、汽车、化工、核电等密封领域，但其高温抗氧化性能差大大限制了它 的使用范围和应用寿命。本文采用浸渍法制备了高温抗氧化柔性石墨密封材料，系统研究了制备工艺等对其密度、抗拉 强度、热失重、压缩回弹性能及密封性能的影响，结果表明所制备的高温抗氧化柔性石墨密封材料具有较好的高温抗氧 化性能，同时具有较好的压缩回弹性能和优异的密封性能，可以广泛应用于高温氧化场合。 关键词：柔性石墨;抗氧化;密封性能 中图分类号：TH136 ;TB302 文献标志码： A d〇i：10. 3969/j. issn. 1005 -0329. 2017. 02. 003 The Preparation and Performance Research of High Temperature Oxidation Resistance of Graphite XIE Su-jiang,ZHU Zong-liang (East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China) Abstract：Flexible graphite is widely used in petrochemical,automotive,nuclear power and other fields. As a sealing material, the easy oxidation of flexible graphite under the condition of high temperature and oxygen enrichment of weightlessness disadvanta-ges limits the scope of its use. This paper adopts the impregnation method for the high temperature oxidation resistant flexible graphite ； at the same time, the change rules of density, tensile strength, compression resilience and sealing performance of high temperature oxidation resistant flexible graphite were studied by experiments. High temperature oxidation resistant flexible graphite prepared by the whole impregnation process can be used as a substitute for domestic and foreign products. Key words ：flexible graphite ； oxidation resistant ； sealing performance i前言 柔性石墨（Flexible Graphite,简称F G)通常由 天然鳞片石墨制备成的石墨层间化合物经高温膨 化而成，与金刚石、碳60、多孔碳、碳纳米管、石墨 烯等互为同素异形体[1]。柔性石墨不仅保持了 天然石墨优异的物理化学特性，同时又具有其特 有的高压缩变形和回弹能力、低应力松弛性能和 较好的柔软性及密封性，是石油、化工、汽车、核电 等领域高温、极低温、强辐射等极端工况下的首选 密封材料[2’3]。 但是柔性石墨和其他碳材料一样都存在着高 温富氧条件下易氧化腐蚀的缺点，而且由于其比 表面积大、孔隙率高等特点，其高温抗氧化性能比 一般碳材料更差。研究表明，在空气中当温度超 收稿日期：2016 -07 -22过450°C时，柔性石墨就会发生较严重的氧化失 重，且随着温度的升高和时效时间的增加，氧化失 重越明显[4]。氧化失重使柔性石墨的结构受到 严重的破坏，性能受到影响，这大大限制了柔性石 墨的使用范围和应用寿命。因此，解决柔性石墨 高温抗氧化性能差的问题就显得尤为重要。 近年来，碳石墨材料的抗氧化研究和应用取 得了不断发展，不同领域及学科的科技工作者研 究开发了多种碳石墨材料的抗氧化方法，具体的 技术途径主要有:溶液浸渍法、基体改性法和表面 涂覆抗氧化涂层法[4~7]，但对柔性石墨密封材料 的抗氧化研究相对较少。 本文主要通过溶液浸渍法制备了一种高温抗 氧化柔性石墨密封材料，并对其相关性能进行了 较系统的研究。

铝合金的阳极化处理

铝合金的阳极化处理 铝制品表面的自然氧化铝既软又薄，耐蚀性差，不能成为有效防护层更不适合着色。人工制氧化膜主要是应用化学氧化和阳极氧化。化学氧化就是铝制品在弱碱性或弱酸性溶液中，部分基体金属发生反应，使其表面的自然氧化膜增厚或产生其他一些钝化膜的处理过程，常用的化学氧化膜有铬酸膜和磷酸膜，它们既薄吸附性又好，可进行着色和封孔处理，表-1介绍了铝制品化学氧化工艺。化学氧化膜与阳极氧化膜相比，膜薄得多，抗蚀性和硬度比较低，而且不易着色，着色后的耐光性差，所以金属铝着色与配色仅介绍阳极化处理。 一、阳极氧化处理的一般概念 1、阳极氧化膜生成的一般原理 以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。 2、阳极氧化电解溶液的选择 阳极氧化膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。适用于阳极氧化处理的酸性电解液见表-2。 化。按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性子分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。铝及铝合金常用阳极氧化方法和工艺条件见表-3。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。 4、阳极氧化膜结构、性质 阳极氧化膜由两层组成，多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上成长起来的，后者称为阻挡层（也称活性层）。用电子显微镜观察研究，膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔，它们贯穿膜外层直至氧化3、阳极氧化的种类 阳极氧化按电流形式分为：直流电阳极氧化、交流电阳极氧化、脉冲电流阳极氧膜与金属界面的阻挡层。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一个蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是又无数个这样的晶胞组成。阻挡层是又无水的氧化铝所组成，薄而致密，具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约 0.03-0.05μm，为总膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外层主要是又非晶型的氧化铝及小量的水合氧化铝所组成，此外还含有电解液的阳离子。当电解液为硫酸时，膜层中硫酸盐含量在正常情况下为13%-17%。氧化膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所觉决定的，它们都与阳极氧化条件密切相关。 二、直流电硫酸阳极氧化 1、氧化膜成长机理 在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生局部溶解，而出

铝及铝合金导电氧化浅谈

铝和铝合金导电氧化工艺的研究与应用 摘要：铝及铝合金化学氧化后涂漆，可大大提高基体与涂层的结合力，并增强铝材的抗蚀能力。常规的铝阳极氧化膜由于表面电阻大而无法满足产品的电磁屏蔽性能要求。 为提高铝氧化膜的电磁屏蔽性和耐蚀性，提出了一种铝合金导电氧化工艺。介绍了其原理、工艺流程及工艺维护，测量了所得膜层的外观、导电性和耐蚀性。结果表明，该工艺所得氧化膜无色透明、导电性好，且具有一定的耐蚀性。 关键词: 铝铝合金氧化导电 一、前言： 铝及铝合金具有质量轻、易于加工、装饰性好等优良性能。但未经防护处理的裸 铝耐蚀性差、表面硬度低，磨损后表面产生一层黑灰，所以通常采用阳极氧化对铝材进行防护处理。阳极氧化是在通电的情况下，把铝制零件放入电解槽中，零件作阳极，不锈钢作阴极，在零件表面产生一层较致密的氧化铝膜层。阳极氧化膜虽然防护性好、耐磨损，但其电阻高，不导电。科技的快速发展使集成电路广泛用于各个领域中，集成电路与晶体管相比虽然有体积小、效率高等优点，但却存在抗干扰性差的致命缺点，这种缺点使得产品的稳定性和可靠性严重下降。因此在电子产品设计中，往往要求盛装集成电路的外壳机箱整体有良好的导电性。铝及铝合金经导电氧化工艺后所获的氧化膜具有导电性能，这是其特有的性能，而且膜层的防护与装饰性能良好。铝及铝合金导电氧化工艺操作简便，无需专用设备。近年来，有关导电氧化膜层易于吸附有机涂料结合力良好得到进一步认识，因而在油漆和电泳涂料基底的应用也逐步开展。下面简述工艺全过程。 二、原理 铝及铝合金的表面处理工艺有阳极氧化和化学氧化，化学氧化膜导电，但通常呈彩虹色，影响产品美观。我们在化学氧化工艺的基础上进行摸索，成功研制出导电氧化处理工艺。该工艺是将铝件放在含有铬酐、磷酸的酸性溶液中化学处理，获得一层导电性良好又有一定防护性能的透明保护膜。铝成膜反应式为: Al + CrO3 + 2H3PO4 →AlPO4 + CrPO4 +3H2O 三、前处理 （1）除油 铝在空气中极不稳定，易生成用肉眼也难以识别的氧化膜。由于铝件加工工艺的不同铸造成型，或是由延压板材直接剪切而成，或是机械精细加工成型，或是经不同工艺成型后又经热处理或焊接等等，经上述不同的加工工艺，工件表面会留下不同状态、不同程度的污物或痕迹，在前处理工序中必须根据工件表面的实际情况选择前处理的工艺方法。精细加工件在前

10铝合金阳极氧化和化学氧化的区别

阳极氧化和化学氧化的区别 ★阳极氧化的概念:铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下,由于外加电流的作用下,在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程.阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧 1、阳极氧化的作用 ☆防护性 ☆装饰性 ☆绝缘性 ☆提高与有机图层的结合力. ☆提高与无机覆盖层的结合力 ☆开发中的其它功能 2、铝合金的化学转化膜处理(化学氧化，钝化，铬化) ★铝合金的化学转化膜通过化学氧化取得，可参考美军标MIL-C-5541。 ★为什么要进行铝合金的化学转化膜处理 ☆加强铝合金的防锈能力。 ☆可以起稳定接触电阴的作用。(曾经一客户产品要求导电氧化，其目的就是起稳定接触电阻及导电作用) ☆转化膜较薄(约0.5~4um)，质软、导电、多孔，有良好的吸附能力，通常做为油漆或其他涂料的底层。 ☆不改变材料的机械性能。

☆设备简单、操作方便、价格便宜。 ☆不影响工件尺寸。 ★转化膜厚度 铝合金表面的化学转化膜较薄约0.5~4um，转化膜是一种凝胶体，很难直接测量，通常只是称量工件化学氧化前后的重量，或以表面色泽和盐雾试验来判断氧化膜的耐蚀能力。 ★划伤后的防腐功能 铝合金表面的化学转化膜是一种凝胶体，此胶体在转化膜划伤后可以移动，划伤痕周围的凝胶会移动至划伤表面，结合在一起，继续、阻挡铝合金被腐蚀，仍然有防腐功能。 ★颜色 铝合金化学转化膜的色泽有灰色、白色、草绿色、金黄色、彩虹色，转化膜的最终色泽，由采用的转化膜药水、操作工艺条件有关。 3、阳极氧化与导电氧化的区别 1).阳极氧化是在通高压电的情况下进行的，它是一种电化学反应过程;导电氧化(又叫化学氧化)不需要通电，而只需要在药水里浸泡就行了，它是一种纯化学反应。 2).阳极氧化需要的时间很长，往往要几十分钟，而导电氧化只需要短短的几十秒。 3).阳极氧化生成的膜有几个微米到几十个微米，并且坚硬耐磨，而导电氧化生成的膜仅仅0.01—0.15微米左右。耐磨性不是很好，但是既能导电又耐大气腐蚀，这就是它的优点。 4).氧化膜本来都是不导电的，但因为导电氧化生成的膜实在是很薄，所以就是导电的了。

金属的高温氧化原理

发布: 2009-11-08 23:08 | 作者: 张立吴恩熙黄伯云 | 来源: 稀有金属与硬质 合金 | 查看: 636次 张立1,2,吴恩熙1,黄伯云1 (1·粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙410083;2·中南大学粉末冶金厂,湖南长沙 410083) 1金属氧化的过程 高温氧化是金属化学腐蚀的一种特殊形式。金属氧化首先从金属表面吸附氧分子开始,即氧分子分解为氧原子被金属表面所吸附,并在金属晶格内扩散、吸附或溶解。而当金属和氧的亲和力较大,且当氧在晶格内溶解度达到饱和时,则在金属表面上进行氧化物的成核与长大。 金属表面一旦形成了氧化膜,其氧化过程的继续进行将取决于以下两个因素[1]: (1)界面反应速度。这包括金属/氧化物界面及氧化物/气体界面上的反应速度。 (2)参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。它包括浓度梯度化学位引起的扩散, 也包括电位梯度电位差引起的迁移扩散。 这两个因素控制进一步氧化的速度。在一般情况下,当金属的表面与氧开始反应生成极薄的氧化膜时,界面反应起主导作用,即界面反应是氧化膜生长的控制因素。但随着氧化膜的生长增厚,扩散过程将逐渐起着越来越重要的作用,成为继续氧化的控制因素。

2金属的氧化膜 金属氧化时,其表面上形成的氧化膜一般是固态。但是根据氧化膜的性质不同,在较高温度下,有些金属的氧化物为液态或气态。例如在1093℃下的大气中,Cr、Mo、V被氧化时,其氧化物呈不同状态: 2Cr+3/2O2→Cr2O3(固态); 2V+5/2O2→V2O5(液态,熔点658℃); Mo+3/2O2→MoO3(气态,450℃以上开始挥发) 显然,只有固态的Cr2O3才有保护性,而V2O5和MoO3不但无保护性,反而表现为加速氧化,甚至引起灾难性的事故。 同时实践还证明,并非所有的固态氧化膜都具有保护性,其保护性的好坏取决于氧化物的高温稳定性、氧化膜的完整性、致密性、氧化膜的组织结构和厚度、膜与金属基体的相对热膨胀系数以及氧化膜的生长应力等因素。在这些因素中,氧化膜的完整性和致密性是至关重要的。而这两个因素又与膜的组织结构和氧化物的高温稳定性密切相关。 3单独生成保护性氧化膜的合金元素选择依据 如果在合金表面上能生成保护性极强的合金元素氧化物,或者能在基体金属氧化物的底部生成合金元素的氧化物相,则可有效地阻止基体金属的氧化。选作这种用途的合金元素应具有下述三方面的基本特性。 3·1合金元素能形成具有良好保护性的氧化膜

材料腐蚀与防护 绪论、 第1章 金属与合金的高温氧化

绪论+ 第一章金属与合金的高温氧化 名词解释 1、耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。 2、腐蚀性：指环境介质腐蚀材料的强弱程度。 3、高温氧化（或高温腐蚀）：在高温下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程。 4、P-B比：氧化物与金属的体积差对氧化物的保护性的影响，即氧化生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积的比值叫PB比。 5、腐蚀过程的本质：金属→金属化合物 6、(高温）热腐蚀：指金属材料在高温工作时，基体金属与沉积在其工作表面上的沉积盐及周围工作气体发生总和作用而产生的腐蚀现象称为热腐蚀. 7、p型半导体：通过电子的迁移而导电的半导体； n型半导体：通过空穴的迁移而导电的半导体。 n型：加Li（低价），导电率减小，氧化速度增加；加Al（高价），导电率增加，氧化速度降低。 p型：加Li（低价），导电率增加，氧化速度降低；加Cr（高价），导电率减小，氧化度增加。 1、腐蚀的危害：1)造成巨大的经济损失；2)造成金属资源和能源的浪费 造成设备破坏事故,危及人身安全；3)引起环境污染。 2、金属一旦形成氧化膜，氧化过程的继续进行将取决于两个因素：1)界面反应速度，包括金属／氧化物界面以及氧化物/气体两个界面上的反应速度；2)参加反应物质通过氧化膜的扩散速度。（这两个因素实际上控制了继续氧化的整个过程，也就是控制了进一步氧化速度。在氧化初期，氧化控制因素是界面反应速度，随着氧化膜的增厚，扩散过程起着愈来愈重要的作用，成为继续氧化的速度控制因素） 3、反映物质通过氧化膜的扩散，一般可有三种传输形式：1)金属离子单向向外扩散；2)氧单向向内扩散；3)两个方向的扩散。 4、反应物质在氧化膜内的传输途径：1)通过晶格扩散：温度较高，氧化膜致密，而且氧化膜内部存在高浓度的空位缺陷的情况下，如钴的氧化；2)通过晶界扩散。在较低的温度下，由于晶界扩散的激活能小于晶格扩散，而且低温下氧化物的晶粒尺寸较小，晶界面积大，因此晶界扩散显得更加重要，如镍、铬、铝的氧化； 3)同时通过晶格和晶界扩散。如钛、锆、铅在中温区域(400一600℃)长时间氧化条件。 5、氧化膜具有保护作用必要条件：P-B比大于1。 氧化膜具有保护作用充分条件：1)膜要致密、连续、无空洞，晶体缺陷少；2)稳定性好，蒸气压低，熔点高；3)膜与基体的附着力强，不易脱落；4)生长内应力小；5)与金属基体具有相近的热膨胀系数；6)膜的自愈能力强。 6、当PB＞l时，金属氧化膜受压应力，金属氧化膜不易破裂，具有保护性；当PB 〉〉1时，膜脆容易破裂，完全丧失了保护性；当PB ＜1时，金属氧化膜受张应力，所生成的氧化膜不能完全覆盖整个金属表面，会形成疏松多孔的氧化膜，不能有效地把金属与环境隔离开来，这类氧化膜不具有保护性。 7、提高金属抗氧化性途径：1)减小氧化膜中晶格缺陷的浓度；2)生成复合氧化

铝合金表面氧化处理(优.选)

材料组采用的表面处理方法介绍 将铝或者铝合金制品作为阳极放置在电解液中，利用电解作用在其表面形成氧化铝薄膜的过程称之为铝或者铝合金的阳极氧化处理。铝阳极氧化的原理实际上就是电解水的过程，电解反应过程如下： 阴极反应：2H+ + 2e-→ H2 ↑ 阳极反应: 4OH-– 4e-→ 2H2O + O2↑ 阳极上生成的氧气，其中一部分与阳极位置的铝发生反应，生成Al2O3，反应如下： 4A1 + 3O2 = 2A12O3 阳极氧化的种类很多，包括：直流电阳极氧化、交流电阳极氧化、脉冲电流阳极氧化等，电解液包括：硫酸、草酸、铬酸、混合酸以及硫基有机酸等，按照膜层性质分包括：普通膜、硬质膜、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等；其中直流电阳极氧化最为普遍，其特点在于膜层较厚，硬而耐磨，封孔后可获得更好的抗侵蚀性，膜层无色透明；阳极氧化膜层厚一般3～15μm（注：材料组解释为双边减小3S）， 1 常见故障及分析(1)铝合金制品经硫酸阳极氧化处理后，发生局部无氧化摸，呈现肉眼可见的黑斑或条纹，氧化膜有鼓瘤或孔穴现象。此类故障虽不多见但也有发生。 上述故障原因，一般与铝和铝合金的成分、组织及相的均匀性等有关，或者与电解液中所溶解的某些金属离子或悬浮杂质等有关。铝和铝合金的化学成分、组织和金属相的均匀性会影响氧化膜的生成和性能。纯铝或铝镁合金的氧化膜容易生成，膜的质量也较佳。而铝硅合金或含铜量较高的铝合金，氧化膜则较难生成，且生成的膜发暗、发灰，光泽性不好。如果表面产生金属相的不均匀、组织偏析、微杂质偏析或者热处理不当所造成各部分组织不均匀等，则易产生选择性氧化或选择性溶解。若铝合金中局部硅含量偏析，则往往造成局部无氧化膜或呈黑斑点条纹或局部选择性溶解产生空穴等。另外，如果电解液中有悬浮杂质、

金属高温腐蚀的利与弊

金属高温腐蚀的利与弊 摘要：金属高温腐蚀的主要机理 关键词：金属高温腐蚀 正文： 1 金属氧化的过程 高温氧化是金属化学腐蚀的一种特殊形式。金属氧化首先从金属表面吸附氧分子开始，即氧分子分解为氧原子被金属表面所吸附，并在金属晶格内扩散、吸附或溶解。而当金属和氧的亲和力较大，且当氧在晶格内溶解度达到饱和时，则在金属表面上进行氧化物的成核与长大。金属表面一旦形成了氧化膜，其氧化过程的继续进行将取决于以下两个因素：（1）界面反应速度。这包括金属/氧化物界面及氧化物/气体界面上的反应速度。 （2）参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。它包括浓度梯度化学位引起的扩散，也包括电位梯度电位差引起的迁移扩散。这两个因素控制进一步氧化的速度。 在一般情况下，当金属的表面与氧开始反应生成极薄的氧化膜时，界面反应起主导作用，即界面反应是氧化膜生长的控制因素。但随着氧化膜的生长增厚，扩散过程将逐渐起着越来越重要的作用，成为继续氧化的控制因素。 2 金属的氧化膜 金属氧化时，其表面上形成的氧化膜一般是固态。但是根据氧化膜的性质不同，在较高温度下，有些金属的氧化物为液态或气态。例如在1093℃下的大气中，Cr、Mo、V被氧化时，其氧化物呈不同状态：2Cr+3/2O2→Cr2O3(固态) 2V+5/2O2→V2O5(液态，熔点为658℃) Mo+3/2O2→MoO3(气态，450℃以上开始挥发) 显然，只有固态的Cr2O3才有保护性，而V2O5和MoO3不但无保护性，反而表现为加速氧化，甚至引起灾难性的事故。同时实践还证明，并非所有的固态氧化膜都具有保护性，其保护性的好坏取决于氧化物的高温稳定性、氧化膜的完整性、致密性、氧化膜的组织结构和厚度、膜与金属基体的相对热膨胀系数以及氧化膜的生长应力等因素。 在这些因素中，氧化膜的完整性和致密性是至关重要的。而这两个因素又与膜的组织结构和氧化物的高温稳定性密切相关。 3 单独生成保护性氧化膜的合金元素选择依据 如果在合金表面上能生成保护性极强的元素氧化物，或者能在基体金属氧化物的底部生成合金元素的氧化物相，则可有效地阻止基体金属的氧化。选作这种用途的合金元素应具有下述三方面的基本特性。 （1）合金元素能形成具有良好保护性的氧化膜为了满足这一条件，合金元素应具有以下特性： ①应符合Pilling-Bedworth原理，即合金元素氧化物的体积与该合金元素的体积之比(V'/V)应大于1。 ②合金元素的氧化物应具有高的电阻，以便有效地阻止金属离子的扩散。 ③金元素的离子半径应小于基体金属的离子半径。 （2）元素的氧化物应有足够高的稳定性这包括如下两个方面： ①使合金元素的氧化物能在金属表面优先形成，并且在氧化条件下不会被基体金属还原，必须选择其氧化物的生成吉布斯自由能比基体金属氧化物的生成吉布斯自由能更小的合金元素。这是保证保护膜产生和稳定存在的必须满足的热力学特性。 ②合金元素的氧化膜在高温下稳定存在，合金元素的氧化膜必须有低的分解压、高的熔点和升华点，以免在高温下分解、挥发或成为液体而丧失其保护性。当然这些氧化物也不应与其他合金组元的氧化物生成低熔混合物。因此，凡其氧化物在高温下易于挥发(如Mo) 和熔融的元素(如B)，都不宜于用作合金化元素。