TC4钛合金表面TiO_2-PTFE复合膜层的制备

采用特殊的化学及物理处理方法,在钛合金表面制备TiO2-PTFE复合膜层,该润滑膜由硬质阳极氧化膜与低摩擦系数的聚四氟乙烯(PTFE)结合而成,具有较好的自润滑特性。研究了TiO2-PTFE复合膜层的组织形貌、物相组成以及元素组分,讨论了阳极氧化处理工艺和涂覆时间对PTFE涂覆量的影响。结果表明,TC4钛合金阳极氧化后形成了由锐钛相和金红石相双相晶型组成的纳米级TiO2多孔膜,涂覆PTFE后,表面及膜孔处被PTFE聚合体所覆盖。TC4钛合金样品经过不同电压和不同氧化时间处理后,PTFE涂覆量趋于稳定。随着涂覆时间的延长,PTFE涂覆量逐渐增加,在最初5～20min内,涂覆量增加较快,超过20min后涂覆量增加缓慢。     

TC4钛合金阳极氧化着色膜不同电压下的耐腐蚀性能

采用阳极氧化着色处理可以有效地提高TC4钛合金的综合性能.以正交试验方法分析了氧化着色工艺参数对TC4钛合金阳极氧化膜的影响;利用扫描电镜(SEM)观察了氧化膜的形貌,使用X射线衍射仪(XRD)分析了氧化膜的物相,通过电化学试验对其耐腐蚀性进行了探讨.结果表明:TC4钛合金阳极氧化着色的最佳工艺条件为温度45℃,氧化时间20 s,电压20 V,酸腐蚀时间40 s;决定氧化膜颜色的主要因素是氧化电压,随着氧化电压的变化,膜的颜色出现了规律性变化;阳极氧化处理后TC4钛合金表面形成了一层均匀、多孔的氧化膜,成分为TiO2,且以金红石结构存在;阳极氧化着色处理可以改善TC4钛合金的耐腐蚀性能.     

阴/阳极电压对钛合金微弧氧化膜特性影响的研究

在Na2CO3-Na2SiO3溶液中,采用正负不对称交流微弧氧化电源在钛合金上制备出了多孔金红石TiO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分别研究了钛合金微弧氧化陶瓷膜的相组成和微观结构,实验结果表明,氧化膜主要由大量金红石和少量锐钛矿TiO2组成;膜表面布满了尺寸不到4μm的小孔,膜截面没有明显的疏松层和致密层之分.对微弧氧化样品在3.5%NaCl溶液中的抗点腐蚀测试表明,阴极峰值电压与样品的耐腐蚀性能密切相关,当阴、阳极峰值电压和处理时间分别为45、320V和30min所制备的钛合金微弧氧化样品其抗点腐蚀能力最强.     

TiO2纳米管阵列的表征及光催化性能的研究

采用电化学刻蚀技术在纯钛板表面构筑有序结构的纳米TiO2管膜层.用Raman、SEM对表面产物进行分析和表征.结果表明当热处理温度为450℃时,TiO2纳米管膜的晶相结构绝大部分为锐钛型,当热处理温度为600℃时,TiO2的晶相结构转变为金红石型.20V电压下阳极氧化得到管径约为80～90nm,长度约400nm的高密度排列的有序TiO2纳米管.以亚甲基蓝为研究对象,紫外石英杀菌灯为光源,研究阳极氧化法制备的TiO2光催化剂的光催化性能.     

钛合金耐磨阳极氧化膜层结构和性能研究

采用脉冲阳极氧化技术制备一种耐磨型钛合金阳极氧化膜,研究阳极氧化膜的成分、形貌及耐磨性能.结果表明:耐磨型钛合金阳极氧化膜显著提高了钛合金的耐磨性,是一种表面粗糙,厚度为7～8μm的多孔膜,主要由金红石与锐钛型TiO_2混合晶体组成.     

钛合金微等离子体氧化陶瓷膜结构与耐酸腐蚀

在铝酸钠溶液中,利用微等离子体氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长复合氧化物陶瓷膜,研究了陶瓷膜的相组成、形貌和陶瓷膜对钛合金耐酸腐蚀的影响。陶瓷膜由Al2TiO5,α-Al2O3和金红石型TiO2构成;整个膜层由致密层和疏松层组成。在盐酸和硫酸中陶瓷膜使得钛合金耐酸腐蚀特性提高了5倍左右。带有陶瓷膜的钛合金在硝酸中的腐蚀速率为膜层的溶解速率。     

阳极氧化对钛合金表面HA-TiO2复合涂层的影响

对钛合金表面进行阳极氧化预处理,然后用水热电化学方法在其上沉积羟基磷灰石-二氧化钛(HA-TiO2)复合涂层,研究了阳极电压对基体表面的物相、形貌、润湿性和粗糙度的影响,以及对HA的物相、形貌及生物活性的影响。结果表明:阳极氧化电压高于110 V时在钛基体表面出现金红石型和锐钛矿型TiO2,孔径尺寸随阳极电压的增加而增大。在120 V预处理的钛合金试样表面具有好的润湿性,粗糙度Ra达到0.56μm。HA涂层沿c轴方向择优生长,并呈现分层生长,HA的结晶度随着阳极氧化电压的提高先增大后减小,在120 V取得最大值。在120 V氧化处理的试样具有较好的生物活性。     

阳极氧化电压对钛合金TC4阳极氧化TiO_2膜层表面的影响

在草酸盐、硅酸盐和磷酸盐电解液体系中,在钛合金Ti-6Al-4V(TC4)表面制备阳极氧化TiO_2膜层,研究了TiO_2膜层的表面显微结构、化学组成和生物活性。在室温用恒压阳极氧化法制备TC4表面阳极氧化TiO_2膜,以TC4为阳极,不锈钢为阴极,电解液组成为:20 g/L的Na_2C_2O_4、10 g/L的Na_2SiO_3·9H_2O、9.25 g/L的NaH_2PO_4和2 g/L的NaOH,阳极氧化电压为10-120 V,氧化时间50 min,电源频率200 Hz。用XRD、AFM、SEM及XPS等手段分别测量了膜层的物相、三维形貌、氧化膜层表面的显微结构及化学组成。结果表明:氧化电压对TiO_2膜层的物相组成基本没有影响,氧化膜层呈非晶态TiO_2。当氧化电压为30 V时,TiO_2膜层表面由孔径1.3μm左右的孔和凸起颗粒组成的粗糙结构,随着氧化电压增加表面凸起颗粒逐渐减少,粗糙度降低,当氧化电压为100 V时场致溶解的作用使TiO_2膜层表面凸起颗粒不明显,TiO_2膜层表面的粗糙度低于TC4基体,表面孔径为240 nm。TC4阳极氧化TiO_2膜层表面的微纳米结构和大量的羟基—OH,有利于提高TiO_2膜层的生物活性和骨生长特性。     

阳极氧化制备TiO2纳米多孔膜

分别在氢氟酸和硫酸两种电解液体系下对纯钛(TA1)试样进行阳极氧化,在钛的表面获得TiO2纳米多孔膜.利用膜的颜色的不同来判断膜的厚度的变化,用FESEM观察了孔的形貌和结构并用XRD测试了TiO2膜的晶型,进而研究了阳极氧化电压对孔径和多孔膜晶型的影响并对多孔膜的形成机理进行了阐述.     

TC4钛合金微弧阳极氧化膜层结构与性能的研究

基于钛合金微弧阳极氧化膜具有的耐磨性和抗蚀性,以便更好地发挥其作用,研究了硫酸型溶液中钛合金微弧阳极氧化膜厚度与电压、电流、时间的关系和除膜工艺.用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、球盘摩擦试验机等分析了膜层的形貌、结构、组成以及膜层的硬度、耐蚀性和摩擦磨损性能.结果表明,获得的由锐钛矿型TiO2和少量金红石型TiO2组成的厚为3.5～11.0 μm的膜层均匀、致密、稳定,显微硬度、耐30%硫酸腐蚀能力、摩擦系数分别比基体提高70%,50%,100%,磨损率则为基体的1/10;除膜液对基体的渗氢量约为80 mg/L.膜层具有良好的防蚀、耐磨性能.     

不同电解液组成对TiO2纳米管形成的影响

电解液在阳极氧化中发挥着重要作用,对TiO2纳米管的形成与否,形成后管的成分、形貌都有着很大的影响.本实验采用了恒压阳极氧化方式,分别以HF(0.5wt%),(NH4)2SO4 HF(0.5wt%),(NH4)H2PO4 HF(0.5wt%),NaNO3 HF(0.5wt%)为电解液,在钛箔表面获得多孔TiO2膜.用FESEM观察了多孔膜的形貌并用EDX和XPS能谱对膜表面成分和构成进行测试分析.实验结果表明:在单一的HF酸电解液中加入(NH4)2SO4或(NH4)H2PO4后,阳极氧化生成的膜孔径明显减小,并且膜表面形态较差.加入NaNO3后,对膜的形貌影响不是很大.由EDX和XPS能谱分析得出,阴离子中的大部分非金属元素较难进入膜表面,而氮元素却很容易掺杂进入膜的表面形成N-Ti-O结构,从而影响膜的成分构成.这表明本实验利用简单电化学方法实现了N的掺杂.通过XRD测试得出,含不同阴离子的电解液对TiO2膜的晶型转变温度影响不大.     

钛合金着色技术的研究

利用正交试验法研究了在磷酸-冰乙酸体系中磷酸、冰乙酸、添加剂、氧化电压、电解液温度、氧化时间等对钛阳极氧化膜的影响,确定了最佳工艺条件.结果表明,在采用以Ce作为添加剂的电解液中处理后所得到的钛合金着色膜呈蓝色、光亮美观,具有优良的耐蚀性、耐磨性和良好的附着力.     

氧化电压对TiO_2薄膜阴极保护效应的影响

为弄清TiO_2薄膜对金属的保护作用,在1 mol/L的H_2SO_4溶液中,室温下,分别采用100,130,150 V直流电压对纯钛片阳极氧化制备TiO_2薄膜,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪对TiO_2薄膜的组织形貌和晶型进行了分析,测量了TiO_2薄膜在模拟海水中紫外光照的时间-电极电位、极化曲线、交流阻抗谱和与45号钢的耦合电流.结果表明:氧化电压为150 V时,所制备的TiO_2薄膜对45号钢在模拟海水中的腐蚀具有较好的光阴极保护作用.     

通过微弧氧化和水热处理在钛上沉积羟基磷灰石

在含有0.04mol/L β-甘油磷酸钠(β-GP)和0.10mol/L醋酸钙(CA)电解液中对Ti进行微弧氧化.结果发现:微弧氧化方法适合于Ti在甘油磷酸钠和醋酸钙电解液中形成富含有Ca和P的氧化膜.氧化膜粗糙多孔,电流密度和最后电压分别为200A/m2和430 V形成的氧化膜主要由锐钛矿型TiO2,金红石型TiO2和非晶相组成.低温下进行水热处理,羟基磷灰石晶体在氧化膜的表面沉积.用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、X射线光电子能谱对氧化膜进行了研究.     

磁/电场约束下钛合金表面羟基磷灰石/TiO_2复合生物涂层的制备

用恒电位阳极氧化法分别以硫酸和磷酸为电解液,在钛合金基体上制备出具有不同孔径大小和不同晶型的TiO2涂层. 外加磁场条件下,在TiO2涂层上电沉积形成纳米羟基磷灰石涂层.当垂直电场方向施加1T磁场时,在洛伦兹力影响下生长成羟基磷灰石生长成长度大约为200nm,直径大约为50nm的棒状晶粒;在磁场平行于电场的条件下,生成直径为50-70nm的粒状晶粒.纳米羟基磷灰石与多孔TiO2涂层之间几何形貌的匹配程度,影响复合涂层与钛合金基体的结合强度.当TiO2涂层的孔径大约为100 nm时,棒状羟基磷灰石晶粒与钛合金基体间的锁合更牢固,结合力更强.     

Titanium oxide films produced on commercially pure titanium by anodic oxidation with different voltages

Titanium oxide films produced on commercially pure Ti by anodic oxidation with different voltages were analyzed. Anodic oxidation was carried out at room temperature using 1.4 M H₃PO₄ electrolyte and a platinum counter-electrode, in potentiostatic mode under the following conditions: 50 V, 100 V, 150 V, 200 V and 250 V. It was observed that porous titanium layers were formed at all voltage values but morphological differences were observed. Initially, the film was thin but with increasing voltage it broke down locally and porous regions became evident due to the dielectric breakdown. The porosity and the pore size increased with the increasing voltage. The surface morphology in samples formed with 200 V had substantially different porous structures than those formed with other voltage values. The anodic film surface displayed pores and craters formed on the relatively flat ground oxide surface. AFM images showed that higher voltages produced thicker titanium oxide films.     

草酸阳极氧化法制备铝合金氧化膜及其防腐蚀性能

为了改进铝合金的防护性能,扩展铝合金应用范围,需要对铝合金进行表面处理。利用草酸电解液阳极氧化法在2A12铝合金表面制备了一层氧化膜,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)等手段分析其表面形貌、组织结构、物相和表面粗糙度。微观表征结果表明,阳极氧化法能使铝基体表面生成非晶态的氧化铝薄膜,并且该薄膜是多孔结构,具有优异的屏蔽作用。利用电化学方法、中性盐雾试验评价了阳极氧化膜的防腐蚀性能,证实了阳极氧化后铝合金的防腐蚀性能优于铝合金基体。     

Photo-induced properties of anodic oxide films on Ti6Al4V

Photocatalytic activity and wettability of the anodic oxide layer on Ti6Al4V prepared by anodization in a sulfuric acid electrolyte are explored. The oxide is composed mainly of TiO₂ with V₂O₅, VO₂ and Al₂O₃. The crystal structure of the TiO₂ varies from anatase to rutile with the sulfuric acid concentration in the electrolyte. Anatase exhibits better photocatalytic activity compared with rutile, which is different from those on Ti and Ti-Nb-Sn alloy. Contact angles of the oxides decrease with ultraviolet light illumination, and hydrophilicity is observed in the rutile oxide. Both photocatalytic activity and hydrophilicity are inferior to the corresponding Ti and Ti-Nb-Sn alloy, which is explained by the presence of Al₂O₃ in the anodic oxide.     

The effects of cathodic and anodic voltages on the characteristics of porous nanocrystalline titania coatings fabricated by microarc oxidation

Porous nanocrystalline titania films were prepared by microarc oxidation (MAO) of a titanium alloy keeping anodic voltage at 230–410 V and cathodic voltage at 20–45 V in a Na₂CO₃ and Na₂SiO₃ electrolytic solutions using an asymmetric pulse alternating current power supply. XRD, EDS and SEM were employed to characterize the phase, composition and microstructure of the films. It is found that the films consist of dominant rutile and little anatase phases. The phase, pore size and thickness of the coatings strongly depend on the applied voltage, consistent with the previous reports, and the cathodic voltage has an intense effect on the films' pitting corrosion performance in sodium chloride solution. The films prepared by keeping the anodic and cathodic voltages at 320 and 45 V, respectively, for 30 min were porous, with 200 nm to 4 μm pores and the pore walls composed of 100–300 nm rutile crystallites.     

包铝层和氧化时间对2E12铝合金硫酸阳极氧化及膜层性能的影响

对保留表面包铝和去除包铝的2E12-T3铝合金采用硫酸阳极氧化处理工艺,研究了包铝层和氧化时间对铝合金阳极氧化行为及膜层耐蚀性的影响。采用扫描电子显微镜观察氧化膜的表面以及截面形貌,应用动电位扫描极化曲线和电化学阻抗谱对膜层的电化学性能进行分析。结果表明:两种铝合金表面均能形成具有防护性能的阳极氧化膜,膜层随氧化时间延长而增厚。富铜的第二相颗粒会使得不带包铝的2E12铝合金氧化膜具有更多孔洞缺陷,甚至出现微裂纹。保留包铝的2E12铝合金表面氧化膜更厚,孔洞缺陷少,耐蚀性更好。阳极氧化30min和45min的2E12铝合金阳极氧化膜具有较低的腐蚀电流和较高的多孔层阻抗,耐蚀性好。