复合氧化工艺对医用钛合金耐蚀性和耐磨性的影响

采用阳极氧化和热氧化相结合的复合氧化工艺对医用钛合金进行氧化处理,研究了氧化液的组成和热氧化温度对钛合金氧化膜表面形貌,耐蚀性和耐磨性能的影响。实验结果表明,复合氧化工艺可以提高钛合金表面的耐蚀性能和弹性模量,改善了钛合金的耐磨损性能。     

阳极氧化对TC4钛合金力学与耐磨性能的影响

对比分析了脉冲阳极氧化和直流阳极氧化工艺对TC4钛合金表面形貌、拉伸性能、疲劳强度和耐磨性的影响。结果表明,脉冲阳极氧化和直流阳极氧化膜的粗糙度相较于TC4钛合金更大,而表面硬度从高至低为:脉冲阳极氧化膜>TC4钛合金>直流阳极氧化膜。虽然阳极氧化后试样的力学性能都相较于处理前有不同程度的减小,但是耐磨性有较大的提升。脉冲阳极氧化试样的疲劳强度接近TC4钛合金基材,且明显高于同样膜厚的直流阳极氧化试样,它的强度、断后伸长率和耐磨性也更优。     

钛表面阳极化处理技术

通过对一台钛制设备阳极化处理工艺过程的详细介绍、氧化膜性能的考察及设备的跟踪调查,证明了阳极化处理后能提高钛制设备的硬度、耐磨性、耐蚀性和绝缘性。     

机械泵旋片基材表面化学镀Ni-P/PTFE复合镀层

在机械泵旋片用45Mn钢板表面制备了化学镀Ni-P/PTFE复合镀层,并研究了PTFE的质量浓度对化学镀Ni-P/PTFE复合镀层的沉积速率、耐磨性、耐蚀性及表面形貌的影响。结果表明:适当增加PTFE的质量浓度,有利于加快沉积速率,提高化学镀Ni-P/PTFE复合镀层的耐磨性和耐蚀性。化学镀Ni-P/PTFE复合镀层表面呈胞状形貌,PTFE均匀分布在表面。当PTFE的质量浓度为8 g/L时,化学镀Ni-P/PTFE复合镀层具有最佳的耐磨性和耐蚀性。     

前处理工艺对钛合金化学镀镍性能的影响

研究了三种前处理工艺对钛合金化学镀镍的影响,通过扫描电子显微镜、弯折试验仪、维氏硬度计、电化学曲线对化学镀镍层的微观形貌、结合力、硬度、耐蚀性进行了表征与分析。结果表明:采用浸蚀/浸锌前处理工艺获取的化学镀镍层结晶最致密,孔隙最少,与基体表面的结合力最好,镀层的硬度可达534 HV,镀层自腐蚀电位为-0.3980 V,自腐蚀电流密度为2.927μA·cm-2,其耐蚀性优于其他两种前处理工艺获得的镀层。     

电沉积方法对Ni-SiC纳米微粒复合镀层结构与性能的影响

分别采用磁力搅拌-直流电沉积法、超声波搅拌-直流电沉积法和超声波搅拌-脉冲电流沉积法制备Ni-SiC纳米微粒复合镀层,并探讨电沉积方法对复合镀层组织结构、显微硬度、耐磨性及耐蚀性的影响。结果表明:超声波搅拌能引发扰动搅拌和击碎分散等综合效应,对共沉积过程起到积极促进作用,明显改善复合镀层的形貌组织,提高硬度、耐磨性和耐蚀性;并且进一步替代加载脉冲电流后,脉冲电流和超声波的作用叠加,使电沉积制备的复合镀层表面更平整,结构更致密,硬度更高,耐磨性和耐蚀性也更好。     

电流密度对Ti 6Al 4V微弧氧化膜形貌和性能的影响

采用NaAlO2-Na3PO4-NaF溶液体系,研究了电流密度对Ti 6Al 4V合金微弧氧化膜厚度、生长速率、表面形貌、粗糙度、组成相以及氧化膜耐蚀性、耐磨性等影响.结果表明,(1)在试验的电流密度范围内,氧化膜的厚度随电流密度的增大呈线性增大,但氧化膜的粗糙度却几乎呈指数增大,表面质量变差;(2)在质量分数为3.5%的NaCl溶液中显示了比Ti 6Al 4V钛合金更好的耐蚀性;(3)在干摩擦条件下,氧化膜的摩擦系数高于基体的,氧化膜的磨损机制为脆性断裂.     

后处理对离子液体电镀铝合金涂层耐蚀性能的影响

为了获得最佳的耐蚀性能,研究了喷丸和化学氧化后处理方法对离子液体电镀铝合金涂层微观形貌和耐蚀性能的影响,并综合对比了离子液体电镀铝合金涂层、离子镀铝及电镀镉-钛合金三种涂镀层的耐蚀性和与铝合金接触腐蚀性能。研究结果显示,喷丸处理对离子液体电镀铝合金涂层的耐蚀性没有明显的增强效果,三价铬化学氧化处理则能够大幅提高其耐蚀性能;离子液体电镀铝合金涂层耐蚀性优异,略低于电镀镉-钛合金涂层,略优于离子镀铝涂层;离子液体电镀铝合金涂层与7050铝合金阳极化试样接触腐蚀敏感性等级为A级,不会引起电偶腐蚀,与离子镀铝相当,优于电镀镉-钛合金涂层。     

钛合金涂覆二硫化钼膜工艺

给出了钛合金涂覆MoS2膜的工艺流程,主要包括:有机溶剂除油,碱洗,脉冲阳极氧化,涂覆掺有MoS2粉末的环氧树脂和固化.介绍了各流程的工艺配方,测试了涂覆MoS2膜前后钛合金的动摩擦因数与时间的关系.试验表明,该工艺处理的钛合金工件具有良好的润滑性、耐磨性和耐蚀性.     

医用钛合金微弧氧化复合陶瓷膜层断裂力学研究

以Ti6Al4V钛合金为基体材料,通过微弧氧化方法在电解液中制备多孔氧化锆和羟基磷灰石复合医用钛合金陶瓷膜层.利用能谱分析仪、扫描电镜和X-射线衍射仪分析膜层结构及相组成特点.对试样断裂韧性进行测量试验,通过测试结果对膜层断裂韧性进行了分析研究.探究了氧化锆对于钛合金羟基磷灰石膜层的增韧机制,并建立了适于多孔微裂纹膜层材料断裂韧性数学模型.结果表明,ZrO2/羟基磷灰石医用钛合金复合陶瓷膜层比单一的羟基磷灰石陶瓷膜层具有更好的断裂韧性.     

医用钛合金耐蚀性涂层的研究进展

介绍了医用钛合金的应用前景,分析了其腐蚀机理,并简述了新型医用钛合金及其表面耐蚀性涂层的研究进展.通过加入不同含量的Mo、Nb、Pa、Zr、Ta等元素生成的各种耐蚀性涂层可以改善钛合金的耐蚀性能.     

等离子体喷涂生物陶瓷涂层

综合介绍了文献及中国科学院上海硅酸盐研究所在等离子体喷涂生物涂层方面的近期研究进展。羟基磷灰石涂层已在临床上获得应用,但使用效果仍然受其较低的结合强度和结晶度所制约。通过优化喷涂工艺和制备羟基磷灰石基复合涂层,可有效提高羟基磷灰石涂层的结合强度和结晶度。此外,为了获得综合性能优良的植入体材料,制备了多种新型的生物活性陶瓷涂层。纳米氧化钛涂层经合适工艺的后处理可具有良好的生物活性,由于其与钛合金基体有较高的结合强度,在体液环境下具有高稳定性和生物相容性,使纳米氧化钛涂层成为一种具有发展前景的植入体涂层候选材料。新型生物活性硅酸钙涂层具有良好的生物活性,与骨组织能形成有效结合。此外,对这些新型涂层的生物活性机制也做了必要的描述。     

微弧氧化技术的特点、应用前景及其研究方向

总结了微弧氧化技术具有镀层耐磨性与耐蚀性优越、厚度与颜色均匀、工序简单、生产效率高、环保等优点,并指出了其缺点。展望了微弧氧化技术在铝合金、镁合金、钛合金及其它材料表面处理上的应用前景。提出关于微弧氧化技术的研究将会集中在设备产能和能源利用、膜层颜色多样性以及表面光泽度和粗糙度问题这3个方面。     

Studies on plasma sprayed bi-layered ceramic coating on bio-medical Ti-13Nb-13Zr alloy

Biomedical Ti alloys are prone to undergo degradation due to the combined effect of wear and corrosion. To overcome these problems, surface modification techniques are being used. In this paper, the biomedical Ti alloy Ti-13Nb-13Zr was plasma sprayed with nanostructured Al₂O₃-13 wt%TiO₂, yttria stabilized zirconia powders and bilayer containing alternate layers of the two coatings to improve the corrosion resistance and microhardness of the substrate. The plasma sprayed coatings were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. The microstructure, microhardness and surface roughness of the coatings were investigated. The corrosion resistance of the coatings was studied in simulated body conditions. The results show improved corrosion resistance for the bilayered coating compared to the individual plasma sprayed coatings on biomedical Ti-13Nb-13Zr alloy substrate.     

化学镀镍层封孔新工艺的研究

利用溶胶-凝胶法在化学镀镍层表面制备出TiO2、TiO2、-SiO2膜，研究了热处理温度和涂覆次数对涂层表面成分及其耐蚀性、抗氧化性和耐磨性的影响，结果表明，经四次涂覆后，TiO2、TiO2-SiO2溶胶-凝膜层具有很好的耐蚀性和抗高温氧化性，少量钼、铬元素的加入可提高TiO2溶胶-凝胶膜的耐磨性。     

Corrosion study of surface-modified vanadium-free titanium alloys

The present work is part of an investigation aimed to improve the corrosion resistance of three vanadium-free titanium alloys of biomedical interest, Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr and Ti-15Zr-4Nb, by growing on their surfaces an oxide protective layer. For this goal, different samples were oxidized in air at 750 °C for times ranging from 6 to 48 h. Thickness, morphology and composition of the oxide scales for different oxidation times were investigated by using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). After equal oxidation time, the Ti-6Al-7Nb alloy exhibited a thinner, more compact and dense oxide layer than the TiNbZr alloys, indicating a slower oxidation rate. Several oxidation times were used in order to obtain oxide scales with similar properties for the three alloys. Different electrochemical techniques were then applied to evaluate the corrosion behavior of the different samples. The oxidized Ti-6Al-7Nb alloy showed the lowest corrosion current densities as well as the best pitting corrosion behavior, and is thereby considered as the best of these materials for biomedical applications.     

电沉积多元复合镀层的研究现状

综述了近几年来国内外在复合电沉积制备多元复合材料方面的进展。重点探讨了麻复合镀层、自润滑复合镀层、电接触功能的复合镀层、耐蚀复合镀层等的研究现状和发展趋势。结果显示,随着现代科学技术的快速发展,单金属复合镀层 难于满足某些需求,而多元复合镀层由于具有耐磨、耐蚀或耐磨、耐高温氧化等优点,在今后的发展中将得到更广泛的应用。     

Corrosion behavior of Zn-incorporated antibacterial TiO2 porous coating on titanium

Incorporation of antibacterial agents (e.g. Ag and Cu) at the surface of biomedical materials has evolved as a potentially effective method for preventing the bacterial infections. However, the antibacterial efficacy of medical device implants must necessarily be balanced by good corrosion resistance and the corrosion behavior of the antibacterial coatings has seldom been reported. In this work, Zn-incorporated antibacterial TiO₂ coating was produced on pure titanium (Ti) by micro-arc oxidization (MAO) and the electrochemical behavior was assessed. The results obtained from the antibacterial studies suggest that the Zn-incorporated TiO₂ coating provides bactericidal activity against both Gram-negative Escherichia coli (E. coli) and Gram-positive Staphylococcus aureus (S. aureus) over 90%. The corrosion behavior of Zn-incorporated TiO₂ coating were investigated using a combination of complementary electrochemical measurement techniques such as open circuit potential (OCP), potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. The results show that the Zn-incorporated TiO₂ coating move the OCP to the positive direction and increase the polarization resistance, thereby enhances the corrosion resistance of pure Ti. Collectively, the Zn-incorporated TiO₂ coating with both antibacterial ability and anti-corrosive properties might be more suitable for biomedical surfaces.     

镁合金微弧氧化配方的优化及膜层耐蚀性能评价

在以氟化钠、甘油及硅酸钠作为稳定剂的电解液中采用恒电流密度对AZ31B镁合金进行微弧氧化处理。通过4因素3水平的正交实验,确定了电解液中以上3种稳定剂的适宜含量分别为2g/L、10ml／L、6g/L。研究了各种辅助成分如铝酸盐、氢氧化物等对微弧氧化过程及陶瓷膜层性能的影响,结果发现氢氧化钾的加入有利于火花的产生,但易于引起尖端放电现象,应严格控制其加入量;同时它还会使膜层的颜色从灰色逐渐转变为白色,显著提高膜层的耐蚀性。动点位极化曲线及电化学交流阻抗测试表明,微弧氧化处理后的镁合金耐蚀性显著提高