Plasma electrolytic oxidation (PEO) is an electrochemical-based surface modification technique that produces oxide layers on valve metals. The PEO process is performed in an electrolyte solution, which offers the possibility of particles’ incorporation into the growing oxide layer. In this study, we employed a PEO technique on a commercial Al alloy in an aqueous suspension of carbon nanotubes (CNTs) to fabricate CNT-incorporated oxide layer. The voltage–time response was recorded during the process. The surface of the resulting oxide layer was characterized by means of a scanning electron microscope (SEM), an energy-dispersive X-ray spectrometer (EDS), and X-ray diffraction (XRD). It was found from the SEM observation that the CNTs were successfully incorporated into the oxide layer. The PEO with the addition of CNTs led to a delay in time to breakdown (50[Formula: see text][Formula: see text][Formula: see text]s) and a decrease in breakdown voltage (442[Formula: see text][Formula: see text][Formula: see text]V) in the voltage–time curve. The microstructural feature was clearly distinguishable between the oxide layers produced with and without CNTs: a pancake-like structure for PEO without CNTs, and a doughnut-like structure for PEO with CNTs. However, neither the results of the structure analysis nor the elemental analysis provides a clear indication of carbon, even though the presence of CNTs in the oxide layer is evident, suggesting that further optimization of CNT concentration is required.

中文翻译：

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等离子电解氧化铝合金形成的氧化层中掺入多层碳纳米管

等离子电解氧化 (PEO) 是一种基于电化学的表面改性技术，可在阀金属上产生氧化层。PEO 工艺在电解质溶液中进行，这提供了将颗粒结合到生长的氧化物层中的可能性。在这项研究中，我们在碳纳米管 (CNT) 水悬浮液中的商用铝合金上采用 PEO 技术来制造掺入 CNT 的氧化物层。在此过程中记录电压-时间响应。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)表征所得氧化物层的表面。从 SEM 观察中发现，CNT 成功地结合到了氧化物层中。添加 CNT 的 PEO 导致击穿时间延迟（50[公式：见正文][公式：见正文][公式：见正文]s）和击穿电压降低（442[公式：见正文][公式：见正文][公式：见正文]V)电压-时间曲线。显微结构特征在使用和不使用 CNT 产生的氧化物层之间是明显可区分的：没有 CNT 的 PEO 呈煎饼状结构，而含有 CNT 的 PEO 呈环形结构。然而，结构分析和元素分析的结果都没有提供碳的明确指示，即使氧化层中存在明显的 CNT，这表明需要进一步优化 CNT 浓度。见正文][公式：见正文][公式：见正文]V)电压-时间曲线。显微结构特征在使用和不使用 CNT 产生的氧化物层之间是明显可区分的：没有 CNT 的 PEO 呈煎饼状结构，而含有 CNT 的 PEO 呈环形结构。然而，结构分析和元素分析的结果都没有提供碳的明确指示，即使氧化层中存在明显的 CNT，这表明需要进一步优化 CNT 浓度。见正文][公式：见正文][公式：见正文]V)电压-时间曲线。显微结构特征在使用和不使用 CNT 产生的氧化物层之间有明显的区别：没有 CNT 的 PEO 呈煎饼状结构，而含有 CNT 的 PEO 呈环形结构。然而，结构分析和元素分析的结果都没有提供碳的明确指示，即使氧化层中存在明显的 CNT，这表明需要进一步优化 CNT 浓度。