新型PEO/纳米结构ZrO_2镁合金涂层的抗菌活性及腐蚀行为（英文）

为了增强镁合金的耐腐蚀性和抗菌活性,先采用等离子体电解氧化(PEO)在镁合金上制备一层结合层,再用空气等离子喷涂(APS)制备纳米结构ZrO_2表面涂层。采用电化学试验研究涂层样品的腐蚀行为,采用琼脂扩散法对其进行大肠杆菌病原菌抑菌活性评价,并与无涂层样品进行对比。与PEO涂层和无涂层镁合金相比,PEO/纳米ZrO_2涂层样品的腐蚀电流密度最低,电荷传递阻力最高,相位角和阻抗模量最高。PEO结合涂层被纳米ZrO_2表面涂层完全密封,能够显著延缓侵蚀性离子向镁合金表面迁移,显著提高镁合金在模拟体液(SBF)中的耐蚀性。此外,PEO/纳米ZrO_2涂层的抗菌活性也高于PEO涂层和无涂层镁合金,这是由于ZrO_2纳米颗粒通过作用于细胞膜而降低了大肠杆菌的生长速率。     

金属表面等离子体电解氧化陶瓷涂层研究进展

针对影响摩擦性能的陶瓷涂层微结构、微缺陷等研究工作,中科院力学所研制了等离子体电解氧化自动控制系统,建立了PEO瞬态伏安特性测定方法,研究了PEO瞬态伏安特性和陶瓷涂层的微观结构关系。从电化学分析角度,揭示出陶瓷涂层生长的3个不同特征。利用电化学阻抗谱（EIS）对铝合金PEO陶瓷涂层在酸、碱、盐溶液中耐腐蚀性进行了表征。     

镁合金表面等离子喷涂Al2O3-TiO2陶瓷涂层的耐腐蚀性研究

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al2O3-13％TiO2陶瓷复合涂层,对涂层的微观组织进行了观察分析,测试了涂层的表面硬度.通过极化曲线和浸泡腐蚀试验,对比研究了镁合金基材及喷涂陶瓷涂层的试样在5％ NaCl溶液中的耐腐蚀性能.结果表明:涂层镁合金试样的硬度和耐腐蚀性优于基体镁合金,但当腐蚀液透过涂层孔隙时...     

等离子喷涂TiO2-CaF2复合涂层的结构及体外生物矿化能力

目的等离子喷涂TiO_2涂层是生物惰性材料,不能与骨组织很好地结合,制备TiO_2-CaF_2复合涂层以提高氧化钛涂层的体外生物矿化能力。方法利用等离子喷涂技术在医用Ti合金表面制备TiO_2-CaF_2复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱仪(Raman)对复合涂层的微观结构进行表征,利用接触角仪、三维轮廓仪和电化学工作站考察复合涂层的接触角、表面粗糙度和耐腐蚀性能。采用模拟体液(SBF)浸泡实验考察复合涂层的体外矿化能力。结果 TiO_2和TiO_2-20%CaF_2涂层主要由金红石型TiO_2构成,其中含有少量的锐钛矿型TiO_2成分。20%CaF_2的掺杂会促进金红石型TiO_2的形成。CaF_2的加入可改变TiO_2涂层的表面形貌,表面粗糙度Ra从4.96μm降低至0.94μm,亲水性也得到增强。TiO_2-CaF_2复合涂层在SBF中的耐腐蚀性能也较TiO_2涂层有所提高。经SBF浸泡28 d后,TiO_2-CaF_2复合涂层表面可沉积类骨磷灰石,显示了较好的体外矿化能力,而TiO_2涂层则无此能力。结论 CaF_2的掺杂可使TiO_2涂层的表面粗糙度下降,亲水性增强,耐腐蚀性增强。体外矿化实验结果表明,TiO_2-CaF_2复合涂层表面可沉积类骨磷灰石,显示了较好的生物活性。     

AZ91和AZ80镁合金表面含石墨纳米颗粒的PEO涂层的摩擦和腐蚀行为（英文）

用等离子电解氧化(PEO)法在AZ91和AZ80镁合金表面制备涂层,研究在电解液中添加石墨纳米颗粒对涂层的耐腐蚀性和耐磨性能的影响。所用电解液为含有磷酸盐和硅酸盐的碱性溶液,并采用两种不同的PEO处理时间(1 min和3 min)。用动电位极化法和电化学阻抗谱(EIS)分析涂层的耐腐蚀性,用平面-盘式滑动摩擦实验测试其耐磨性能。用扫描电镜及能谱仪(SEM-EDS)观察涂层的组织形貌、微观结构、元素组成和涂层厚度。结果表明,石墨纳米颗粒增加了涂层的厚度,封闭了表面的孔隙,使涂层更致密,因此提高了其耐腐蚀性和耐磨性能。由于AZ91具有更高的铝含量,其耐腐蚀性能和耐磨性能的提高比AZ80更显著。     

钽在磷酸盐中等离子体电解氧化涂层耐腐蚀性能研究

目的 探究金属钽在磷酸盐中进行等离子体电解氧化(Plasma electrolytic oxidation,PEO)形成Ta2O5陶瓷涂层后的耐腐蚀性能.方法 在磷酸盐电解液中,采用等离子体电解氧化(PEO)方法,在金属钽表面形成Ta2O5陶瓷涂层.采用XRD、SEM和EDS等方法,表征涂层物相、形貌及元素组成,利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱,测试涂层的耐腐蚀性能.结果 在磷酸盐电解液中,金属钽PEO处理形成了晶态Ta2O5陶瓷膜.氧化膜初期形貌为"瘤子状",后为"沟回状".在3.5％NaCl溶液中进行动电位极化测试,相比于基体,涂层的腐蚀电流密度降低约4个数量级.PEO处理600 s形成的涂层,相比于基体,自腐蚀电位提高了约1.3 V,腐蚀电流密度为3.7?10–10 A/cm2,保护效率为99.97％;PEO处理1200 s,自腐蚀电位提高了约1.4 V,电流密度为1.46?10–10 A/cm2,保护效率为99.99％.在3.5％NaCl溶液中浸泡160 d发现,在30 d左右,钽基体表面已形成一层极薄的氧化膜,导致阻抗值持续升高,表明对基体有一定的保护作用.然而,PEO处理600 s形成的涂层在浸泡3 d后,低频区域阻抗值大幅下降,且随浸泡时间的延长,阻抗值持续降低.在160 d腐蚀后,电荷转移电阻仍然比未经过处理的金属钽高1个数量级.结论 在磷酸盐电解液中,钽经PEO处理形成的陶瓷膜层具有较强的耐腐蚀性能,PEO处理可大幅度提高钽的耐腐蚀能力.     

溶胶-凝胶法AZ91D镁合金表面制备TiO2涂层及其腐蚀性能研究

利用有机醇盐水解法合成了TiO2溶胶,采用溶胶-凝胶法在AZ91D镁合金表面制备了TiO2薄膜.通过XRD、SEM等分析技术对涂层的表面结构和组织进行表征,并探讨了该涂层的耐腐蚀性能及涂覆次数对腐蚀性的影响.结果表明:以钛酸丁酯为原料,无水乙醇为溶剂,盐酸和去离子水的混合液为稳定剂,可制备出均匀透明的TiO2溶胶;3.5％NaCl水溶液动电位极化曲线试验表明,TiO2薄膜提高了镁合金表面的耐腐蚀性.     

镁合金耐腐蚀性的研究进展

镁合金较差的耐腐蚀性是限制其应用发展的关键因素之一。为更全面了解镁合金的腐蚀特性,综述了影响镁合金耐腐蚀性能的因素及镁合金耐腐蚀性研究的最新进展。论述了p H值、Na Cl水溶液、海洋大气环境、模拟体液以及合金表面处理对镁合金耐腐蚀性能的影响。指出了镁合金耐腐蚀处理工艺存在的问题及未来的发展方向。     

抗菌元素对纳米TiO2涂层结构和性能的影响

目的为克服纳米氧化钛在黑暗条件下不具有抗菌效果这一缺点,使用抗菌金属元素Cu、Zn和Ag掺杂以提高其抗菌性能。方法利用大气等离子喷涂技术在钛合金表面制备Cu、Zn和Ag掺杂的TiO_2复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),对涂层的物相组成和表面形貌进行表征。利用接触角测量仪、三位轮廓仪、电化学工作站和电感耦合等离子体原子发射光谱,对涂层的亲水性、表面粗糙度、耐腐蚀性能和抗菌离子释放情况进行表征。利用细菌和涂层共培养实验来评价涂层的抗菌效果。结果抗菌金属元素掺杂没有改变TiO_2涂层的主要相结构,涂层主要由金红石相组成。涂层具有微米级的表面粗糙度,表面由粒径小于50 nm的粒子组成。掺杂使TiO_2涂层的亲水性略有降低。Cu掺杂的涂层的耐腐蚀性能大幅提升,抗菌金属离子在各涂层中都可以释放,且Cu掺杂涂层中的释放量最高。与细菌共培养24 h之后,TiO_2涂层没有显示出抗菌效果,掺杂后涂层表现出优异的抗菌性能。在有水存在的条件下进行紫外光预辐照,可以显著提高TiO_2涂层的抗菌性能,且掺杂后的涂层在经过预辐照后抗菌性能的提升大于TiO_2涂层。结论抗菌金属元素掺杂不改变涂层结构,同时大幅提高了等离子喷涂TiO_2涂层在黑暗条件下的抗菌性能,紫外预辐照处理能够使没有抗菌性能的TiO_2涂层具备抗菌效果,也能进一步提升掺杂涂层的抗菌效果。     

铝基体上等离子体电解氧化陶瓷涂层的冲蚀性能

采用气流喷砂式冲蚀试验机,对铝合金基体的等离子体电解氧化(PEO)陶瓷层进行冲蚀性能研究。利用扫描电子显微镜及精密天平,检测了PEO陶瓷层的表面冲蚀形貌及冲蚀磨损量,比较分析了粒子速度、入射角度对冲蚀磨损率及冲蚀形貌的影响规律。结果表明,PEO陶瓷涂层在受冲蚀时表面裂纹萌生扩展导致材料破碎成细块脱落,属于典型的脆性材料冲蚀行为;PEO陶瓷涂层冲蚀磨损率随入射角度的减小逐渐降低,对低角冲蚀表现良好的抗冲蚀能力;粒子速度对PEO陶瓷层冲蚀磨损率的影响非常明显,其速度指数为2.7。     

AZ91D热化学反应热喷涂陶瓷涂层热震性研究

为拓宽镁合金的应用领域,提高其使用性能,在镁合金AZ91D表面使用火焰喷涂技术制备Al2O3 TiO2 SiO2 ZnO Al陶瓷涂层,通过制备涂层使其成为既有金属的强度和韧性,又有陶瓷耐高温、耐腐蚀等优点的复合材料.陶瓷涂层X射线衍射分析发现,涂层内有Mg2SiO4、MgAl2O4等新相生成,这说明在喷涂制备涂层过程中,陶瓷粉末与基体、陶瓷粉末相互之间有热化学反应进行,热化学反应的发生为涂层与基体在传统的机械嵌合和物理结合方式的基础上增添了化学结合.经热冲击试验测试,陶瓷涂层具有良好的抗热震性能.     

Mg-9Gd-3Y镁合金PEO工艺制备复相陶瓷层电化学腐蚀行为

采用等离子体电解氧化(PEO)工艺在Mg-9Gd-3Y镁合金表面制备了复相陶瓷层。通过微观结构分析及电化学测试技术研究了PEO陶瓷层的微观组织及腐蚀行为。结果表明,偏铝酸盐体系中PEO法制备的陶瓷涂层主要由MgO和MgAl2O4相组成,还有少量MgF2相,其中MgAl2O4尖晶石相约占陶瓷层的19.87%,且由非贯通的等离子体放电微孔与喷射沉积复相氧化物组成。浸泡初期,PEO陶瓷层表现出较好的耐蚀性;浸泡后期,陶瓷层腐蚀电流密度Icorr逐渐增大,陶瓷层电阻Rct快速减小,144 h后陶瓷层的保护能力迅速下降,且陶瓷层表面出现点蚀及裂纹萌生;浸泡过程中,交流阻抗谱由浸泡0~72 h的两个容抗弧转变为浸泡144~300 h的单容抗弧和感抗弧组成,表明腐蚀介质已渗透整个陶瓷层,并萌生点蚀。腐蚀产物主要由Mg(OH)2相组成。陶瓷层的腐蚀主要由等离子体放电微孔开始,逐渐向四周蔓延并形成放射状裂纹而加速腐蚀。     

Sol-gel法镁合金表面制备SiO2涂层及其腐蚀性能研究

利用有机醇盐水解法制备了SiO2溶胶,采用溶胶-凝胶法在AZ91D镁合金表面制备了SiO2涂层.通过SEM、XRD等分析技术对涂层表面结构和组织进行表征,并探讨了该涂层的耐腐蚀性能及涂覆次数对腐蚀性能的影响.结果表明:以正硅酸乙酯为原料、无水乙醇为溶剂、盐酸为催化剂,可制备出均匀透明的SiO2溶胶;3.5％NaCl水溶液浸泡腐蚀试验表明,SiO2涂层显著提高了镁合金表面的耐腐蚀性能.     

脉冲频率对铝基PEO涂层隔热性能的影响规律及作用机理

在硅酸盐体系下使用等离子体电解氧化(PEO)技术在ZL109铝合金试样表面进行了陶瓷化处理,并采用SEM、XRD、DSC、激光导热仪等方法系统地研究了脉冲频率变化对PEO涂层热性能的影响规律及作用机理。研究表明,脉冲频率主要通过影响涂层的相结构组成及显微结构从而引起隔热性能的变化。当频率为200 Hz时,PEO涂层的热导率最低,为0.113 W/(m·K)。     

A291D热化学反应热喷涂陶瓷涂层热震性研究

为拓宽镁合金的应用领域,提高其使用性能,在镁合金A29ID表面使用火焰喷涂技术制备Al2 03+ Ti02+ Si02+Zn0 +AI陶瓷涂层,通过制备涂层使其成为既有金属的强度和韧性,又有陶瓷耐高温、耐腐蚀等优点的复合材料。陶瓷涂层X射线衍射分析发现,涂层内有Mg2 Si04 、MgAl2 04等新相生成,这说明在喷涂制备涂层过程中,陶瓷粉末与基体、陶瓷粉末相互之间有热化学反应进行,热化学反应的发生为涂层与基体在传统的机械嵌合和物理结合方式的基础上增添了化学结合。经热冲击试验测试,陶瓷涂层具有良好的抗热震性能。     

镁合金电火花沉积改性层性能及组织结构的研究

应用电火花沉积设备在AZ91D镁合金表面沉积纯铝涂层进行表面改性处理,研究了电火花沉积工艺参数以及前处理对沉积改性层性能和组织结构的影响;并结合扫描电镜、中性盐雾试验等研究手段对镁合金改性涂层的微观表面形貌、截面形貌、腐蚀情况以及显微硬度进行了分析和对比;同时,也对镁合金表面沉积纯铝涂层的沉积机理和沉积层改善基体耐腐蚀性、硬度进行分析与讨论。研究结果表明:电火花沉积工艺参数及预处理对AZ91D镁合金表面沉积纯铝涂层的组织结构、微观形貌特点有重要影响;电火花沉积工艺参数的降低以及沉积前对母材和电极的预热处理,涂层表面显微硬度较基材有了较大程度的提高;同时,强化层组织结构均匀致密、涂层厚度适中、涂层内部裂纹孔洞等缺陷明显降低,与镁合金基材相比,表现出较好的耐腐蚀性能。     

微量Ce-La对AZ102镁合金微弧氧化表面形貌及抗腐蚀性能的影响

镁合金具有密度低,比强度高,导热性、阻尼减振性、屏蔽性良好等特点,本文以提高镁合金耐腐蚀性能为目的,研究了微量复合稀土Ce-La对镁合金微弧氧化及耐蚀性的影响,研究表明:稀土元素的加入,可以降低微弧氧化气孔尺寸,改善气孔形貌,减少腐蚀面接触,提高镁合金表面耐腐蚀性;相同微弧氧化时间下,添加微量Ce-La的镁合金陶瓷层厚度从19.5μm降低到15.2μm,显著提高了合金的微弧氧化耐腐蚀性能;添加稀土元素提高了镁合金腐蚀电位,降低了腐蚀速率。     

电弧喷涂/热扩渗复合工艺改善镁合金耐蚀性能研究

在AZ91D合金表面制备电弧喷涂铝涂层;并在N_2环境下对合金铝涂层表面进行固态扩渗锌处理。利用扫描电镜、能谱分析、浸泡试验等研究手段对喷涂铝涂层及电弧喷涂/扩散锌粉复合涂层形貌、元素分布、相结构及耐腐蚀性能进行研究,并对复合涂层改善基体耐腐蚀性的机理进行分析与讨论。结果表明:AZ91D镁合金铝涂层表面经固态扩渗锌处理后,获得了均匀致密的复合涂层,铝涂层与锌层之间形成了明显的互扩散层,扩散层由外侧的亮白色区和内侧灰褐色区组成;试样在3.5%NaCl溶液中进行浸泡试验表现出了良好的耐腐蚀性能。     

Al-12.5％Si合金表面ZrO2溶胶改性PEO陶瓷层的形成机制

采用ZrO_2溶胶改性的等离子体电解氧化(PEO)技术在Al-12.5%Si合金表面制备Al_2O_3-ZrO_2陶瓷层,研究ZrO_2溶胶对PEO陶瓷层形成机制的影响。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)和激光粒度仪等研究了ZrO_2溶胶的微观组织结构、粒径及荷电性以及陶瓷层的微观形貌、成分及物相。结果表明:荷负电的ZrO_2溶胶粒径为50～60 nm,烧结后以四方相t-ZrO_2存在,含有少量m-ZrO_2。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层较未改性的涂层均匀、致密,并且生长速率提高。由于ZrO_2溶胶吸附在基体表面形成凝胶层,凝胶层的高电阻使PEO初期更易产生火花放电,促进了Al_2O_3膜的形成。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层由Al_2O_3、c-ZrO_2、t-ZrO_2和少量的SiO_2组成,而溶胶改性前SiO_2的含量较高。ZrO_2凝胶颗粒在等离子体放电产生的高温下进入放电通道,与电化学反应形成的Al_2O_3烧结形成Al_2O_3-ZrO_2复合陶瓷层。     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的耐腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合涂层,测试了镁合金及表面喷涂有Al/Al_2O_3复合涂层的镁合金试样的极化曲线,研究了没有涂层、经封孔处理和未经封孔处理的喷涂有复合涂层的镁合金三种试样在浸泡腐蚀和5%NaCl盐雾腐蚀情况下的耐腐蚀性能及其腐蚀行为.结果表明,经封孔处理的Al/Al_2O_3复合涂层镁合金试样在上述腐蚀条件下的耐腐蚀性均优于镁合金和涂层未封孔处理的试样,在浸泡试验中未封孔处理的涂层试样比镁合金腐蚀更加严重,在盐雾试验中却优于镁合金.