钛合金阳极氧化法制备自组装纳米多孔结构薄膜

钛及钛合金在含有F-离子的电解液中阳极氧化,可自组装制备出有序TiO2纳米多孔或纳米管阵列薄膜,这类纳米阵列膜材料具有极大的内比表面积和优异的电子传输性能,可以用作纳米结构制备模板、高灵敏度传感器、染料敏化太阳能电池等。以TLM钛合金为阳极氧化的基片,通过改变阳极氧化电压、钛合金相结构,找到了制备纳米多孔阵列的参数,通过条件试验发现,在恒电压小于30V时,经时效处理的TLM钛合金表面可以制备得到合金元素掺杂的TiO2纳米多孔结构薄膜。     

近β生物钛合金表面TiO2纳米管结构膜制备及其对成骨细胞生长的影响

通过恒电位阳极氧化新型近β钛合金Ti-5Zr-3Sn-5Mo-25Nb（TLM）制备具有不规则取向的TiO2纳米管阵列膜。TiO2膜在SBF中可诱导磷灰石的沉积并形成HA,表明对成骨细胞早期附着无抑制作用,具有良好的细胞相容性。比较可见,在模拟体液浸泡3 d后,具有不规则取向的TiO2纳米管阵列膜的TLM上成骨细胞附着率明显高于具有TiO2纳米管阵列的Ti片,并形成良好的细胞形态。说明阳极氧化进一步改善了TLM钛合金的生物相容性和生物活性,为植入体的早期愈合提供了条件。     

SP700 钛合金的热处理 / 阳极氧化工艺研究

目的采用电化学阳极氧化法,在SP700钛合金的表面制备多孔结构的氧化膜。方法利用Autolab PGSTAT30型电化学工作站,采用三电极体系,辅助阴极为石墨电极,参比电极为饱和甘汞电极,工作电极为试样,测定试样的动态极化曲线和阳极氧化I-t曲线。利用扫描电子显微镜观察阳极氧化表面多孔氧化膜的微观形貌,分析热处理工艺、阳极氧化电压、电解液成分等参数对SP700钛合金阳极氧化行为的影响规律。结果钛合金材料经固溶时效处理后,α相和β相的相对含量发生了变化,从而使氧离子对电化学反应界面的内应力发生变化,使得表层氧化膜更加平整,耐腐蚀性提高。F-是阳极氧化膜上纳米孔形成的必要条件,随着F-浓度的增加,阳极氧化膜表面纳米孔的密集程度增加,孔径减小,氧化膜厚度增加。在一定范围内,随着阳极氧化电压的增大,氧化膜增厚,但电压过高会破坏氧化膜的稳定性。结论用电化学阳极氧化法处理钛合金表面,得到了多孔结构的氧化膜,获得了理想的耐腐蚀性能。固溶时效处理后,钛合金的耐腐蚀性提高。     

阳极氧化制备工艺对TiO_2纳米管阵列显微形貌的影响

为改善TiO_2纳米管阵列结构有序性和形貌完整性,以NH4F-丙三醇-水溶液为电解液,采用一次阳极氧化法和二次阳极氧化法在Ti片表面制备TiO_2纳米管阵列,借助扫描电子显微镜和原子力显微镜,研究一次阳极氧化电压、二次阳极氧化法制备过程中阳极氧化电压和一次阳极氧化时间以及退火温度对TiO_2纳米管阵列显微形貌的影响。结果表明,采用一次阳极氧化法在5~25 V电压下阳极氧化Ti片120 min后均可制得有序排列的TiO_2纳米管阵列,纳米管外侧面具有"竹节状"结构特征,纳米管平均管径和管间距随氧化电压升高而增大;一次阳极氧化法在20 V/120 min下制得的TiO_2纳米管阵列相对较优,其表面平整度高。在相同氧化电压下采用二次阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列不能有效改善阵列的有序程度和表面平整度。600℃退火会促进TiO_2纳米管层/钛金属界面处的热氧化物层生长。     

3D打印Ti-6Al-4V钛合金表面纳米孔洞制备技术

目的 通过3D打印技术制得钛合金,并构建出微米级多孔粗糙表面,再通过阳极氧化表面处理技术在微米级多孔粗糙表面构建出纳米级结构.方法 首先,通过高压水处理与酸蚀处理相结合的方法,对3D打印钛合金表面进行前处理,去除不良结合的球形粉末颗粒,降低3D打印钛合金表面的粗糙度及各向异性.然后,通过阳极氧化处理,在3D打印钛合金表面制备出具有纳米级孔洞的TiO2类骨膜层.结果 3D打印钛合金表面存在较大的各向异性,导致后续的电化学过程中电场放电不均匀,形成的TiO2类骨膜层稳定性差,而阳极氧化的前处理方法可有效解决这些问题.此外,纳米多孔结构抑制了阳极氧化处理中不稳定放电现象的发生,保证了膜层表面颜色的均匀性,且使膜层与钛或钛合金结合牢固,可在3D打印钛合金表面构建纳米级膜层结构.结论 该工艺方法制备的3D打印钛合金表面膜层的成膜速率和稳定性较好,膜层呈三维网状结构,大孔内附有小孔.该结构有利于细胞在其表面更好地粘附、分化和增殖,是理想的医用植入材料.     

两段式阳极氧化法制备大管径TiO2纳米管

应用电化学阳极氧化方法,在自选的电解液中,通过调节氧化电压和氧化次数制备不同管径的TiO2纳米管。其管径可分别控制在50,100和200nm左右。其中50和100nm范围的纳米管是一次氧化所制得。通过再次氧化突破了一次氧化对尺寸的限制,所制得纳米管的最大管径达到280nm。实验证实,在一定的电压范围内,通过调节阳极氧化的电压可以控制TiO2纳米管的管径大小。但是,在本实验的电解液条件下,在一次氧化过程,通过调节电压制备出的纳米管最大管径只能达到120nm。采用两次氧化能将TiO2纳米管的管径扩大到更大的尺寸,可以扩展TiO2纳米管的应用范围。     

基于两步法阳极氧化的TiO_2纳米管阵列制备研究

采用低浓度的无机溶剂HF溶液(0.05%,质量分数)对溅射在硅基底上的400 nm钛薄膜进行阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列,并利用SEM对制备出的TiO_2纳米管阵列进行表征。实验结果表明,通过优化阳极氧化电压幅值、电压施加方式和氧化时间,均可有效控制纳米管阵列的尺寸和形貌。首先施加0.5 V的低电压28 min,在低浓度的HF溶液中阳极氧化钛薄膜制备TiO_2纳米管阵列,其管径可达120 nm左右。在此基础上,对电压施加方式进行改进,提出两步法施加电压方式,并优化氧化时间,在硅基底钛薄膜上制备出管径为100~270 nm结构紧密有序的TiO_2纳米管阵列,明显优于钛薄膜在有机电解液中氧化制备的管径为70~100 nm的TiO_2纳米管阵列。     

用乳酸溶液为电解质制备TiO2纳米管阵列

为了开发自组织阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的新体系,以乳酸／NH4F混合溶液为电解质,研究了阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的影响因素及形成机理。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品进行检测,并通过观察阳极氧化过程中的电流-时间变化曲线,探讨TiO2纳米管阵列的形成机理。结果表明：阳极氧化电压、时间及电解质溶液的黏度是影响TiO2纳米管阵列结构和形貌的主要因素,在40V阳极氧化电压下,制备出平均管径高达180nm的纳米管,所获得的TiO2纳米管阵列为无定型结构,300℃热处理以后转变为锐钛矿型TiO2。     

SP700钛合金表面纳米孔结构制备

采用电化学阳极氧化法在SP700钛合金表面制备了纳米多孔结构膜。电解质为含F-离子和不含F-离子的乙二醇溶液体系。研究了低压条件下纳米多孔结构的形成机制。利用EG&GPARM273恒电位仪测量动态电势极化曲线和阳极极化曲线,利用场发射扫描电子显微镜(JSM-6700FESEM)初步表征了自组装纳米孔的形貌和尺寸。分析表明,纳米孔形成的临界电压为2V,F-离子影响着最终纳米孔的孔深和孔壁厚度,导致孔加深和孔壁的减薄。     

阳极氧化Ti_3SiC_2制备纳米孔阵列EI北大核心CSCD

以NH4F和乙二醇为电解液,采用阳极氧化法在Ti_3SiC_2表面制备纳米多孔结构,研究阳极氧化电压、电解液浓度和氧化时间对纳米多孔结构形成的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对纳米多孔结构进行表征。结果表明:孔径随着氧化电压的升高而增大,且延长氧化时间有利于制备孔径均匀的纳米孔;Ti_3SiC_2试样经阳极氧化后除含有Ti、Si、C元素外,还含有O元素,且以TiO_2的形态存在。     

电解液对生物钛合金表面上纳米多孔层的影响

分别在1%HF+3%HNO_3水溶液和0.25%HN_4F+1%H_2O的乙二醇溶液中电化学阳极氧化Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb (TLM)合金(HF、HNO_3、H_2O为体积分数;HN_4F为质量分数,下同),结果在其表面上获得氧化物纳米多孔层.阳极氧化时所用的溶液对纳米多孔层的形貌(孔径、孔长和孔的有序性等)有明显影响.在1%HF+3%HNO_3水溶液中获得异向结构的氧化物纳米多孔层,其拥有较宽范围的孔径,在50～200 nm之间;孔长约500 nm.而在乙二醇溶液中,在不同的氧化电压和时间的条件下,可获得高度有序、垂直的氧化物纳米多孔层,即氧化物纳米管阵列层,管径在80～120 nm之间;管长可达190 μm.在TLM合金表面获得具有大的比表面积、以及几何结构为管状的氧化物纳米多孔层,其在TLM合金与相关的生物材料,如细胞和蛋白作用时,可提供新的作用环境.     

低模量钛合金表面水热法制备含银二氧化钛抗菌薄膜

目的提高医用低模量近β型TLM(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo)钛合金的抗菌性能。方法在200℃条件下,在硝酸银溶液中对TLM合金分别进行12,24 h水热处理,在其表面制备含银Ti O2抗菌薄膜。通过SEM,XRD,XPS等表征薄膜的微观结构及状态。以去离子水水热处理TLM合金作为参照,比较薄膜的亲水性,并采用抑菌圈法研究其抗菌性能。结果 SEM,XRD及XPS分析表明,水热处理后,TLM合金表面形成了Ti O2纳米晶粒组成的薄膜,薄膜中的钛和铌分别以Ti O2和Nb2O5形式存在,银以金属态存在。接触角测试结果表明,水热处理试样表面具有良好的光致亲水性,紫外光照射30 min后,水接触角从108°降低到10°以下。抗菌实验中,水热处理试样在对大肠杆菌和金黄葡萄球菌培养24 h后,产生了明显的抑菌圈,相比之下,对金黄葡萄球菌的抑菌圈较宽。结论硝酸银溶液水热法在医用钛合金表面可以合成含银Ti O2薄膜,具有工艺简便、处理温度低、抗菌效果明显等优点。     

Hydrothermal Surface Modification of a Low Modulus Ti-Nb Based Alloy

采用尿素溶液对一种低模量近?型钛合金(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo,或TLM合金)进行不同温度的水热处理。采用SEM、XRD、XPS、压入法和接触角测试分析了TLM合金处理后的表面结构、化学成分、附着性和亲水性。在105和120℃水热处理后,合金表面形成了钛酸铵的纳米片薄膜;而150℃水热处理后形成了纳米颗粒薄膜,由锐钛矿TiO2和Nb2O5组成。随后的400℃退火热处理使铵盐分解和二氧化钛结晶。生成的氧化物薄膜具有良好的附着性。复合处理增强了TLM合金的亲水性,这有利于改善其生物相容性。     

多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的制备及其成骨性能

为提高多孔医用钛合金的生物活性,以实现快速骨整合,首先利用微弧氧化法在多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并通过水热处理在此涂层表面生成羟基磷灰石.通过XRD、SEM和EDS分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试试验对比研究了TLM合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物试验检测了表面活性次级微孔涂层改性后多孔TLM合金的成骨性能.结果表明,微弧氧化处理可在多孔TLM表面形成规整的含Ca、P相的次级微孔层,水热处理后次级微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能.     

铸钛合金组合零件的阳极氧化工艺研究

针对铸钛合金材料和焊接组合件的特点,优化铸钛合金组合零件的阳极氧化工艺。在普通钛合金阳极化工艺的基础上,采用正交试验优化了氧化时间、氧化溶液温度、氧化最终电压、氧化前处理酸腐蚀时间等工艺参数。验证试验及试生产结果表明,优化的工艺条件能够满足产品的质量要求。     

医用近β型钛合金TLM的碱液处理与生物活性

采用模拟体液浸泡法评价碱液处理TLM(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo)合金的生物活性。钛合金TLM经过碱液处理后表面生成了钛(铌)酸钠凝胶层,凝胶层厚度随碱液浓度升高而增加。在模拟体液中浸泡43h后,碱液处理钛表面只有少量磷灰石晶核生成,而碱液处理TLM合金表面有五水磷酸八钙晶粒形成,磷灰石的形核也较多。钛合金TLM在碱液处理时生成的钛(铌)酸钠凝胶层厚于纯钛,而较厚的凝胶层使其生物活性提高。     

表面肝素改性TLM钛合金的血液相容性评价

在新型近β钛合金TLM(Ti-3Zr2Sn-3Mo-25Nb)表面用溶胶-凝胶法镀上一层TiO2薄膜,再将薄膜依次用羟基化溶液和胺基化溶液处理以在薄膜表面引入活性OH-和NH2-,然后通过该活性官能团将肝素共价键接在薄膜表面.利用XRD、SEM和EDS研究了TiO2薄膜的相结构和表面特性:通过测定材料表面的接触角、溶血率和血小板黏附行为对肝素化TLM合金的血液相容性进行分析、评价.结果表明,表面肝素化处理后TLM合金的血液相容性得到了明显的改善.     

Corrosion Behavior of Titanium Dioxide Nanotubes in Alkaline Solution

Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces - In this study, titanium dioxide nanotubes (TiO2–NTs) are prepared by using anodization method on commercial pure titanium (Ti) by...     

Photocatalytic activity of porous TiO2 films prepared by anodic oxidation

Anatase titanium dioxide is an active photocatalyst, however, it is difficult to be immobilized on the substrate. The crystalline TiO2 porous film was prepared directly on the surface of pure titanium by anodic oxidation. The film was then used for photocatalysis via the methyl orange degradation method. The effects of anodization voltage, pH value, TiO2 film area and degradation time on the photocatalyst were investigated respectively by UV-visible spectrum. It was indicated that the TiO2 film prepared by anodic oxidation at 140 V had the best photocatalysis capability and the degradation of methyl orange was accelerated with acid addition.