纳米Al2O3添加剂对VW75稀土镁合金微弧氧化膜层的影响

为提高VW75稀土镁合金表面耐蚀性,采用手动恒压法对合金进行了微弧氧化(MAO).基础电解液为硅酸盐碱性电解液(Na2SiO3-NaOH),通过添加纳米氧化铝(α-Al2O3)对电解液进行改性,优化原始微弧氧化层.利用数字式涂层测厚仪和带能谱的扫描电子显微镜(SEM)表征膜层厚度及表面微观组织特征,同时测试了合金在3....     

铝合金表面纳米化——微弧氧化复合涂层摩擦行为

通过表面机械研磨处理在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化(SNC)过渡层,再采用微弧氧化(MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化(SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层的摩擦学行为.与微弧氧化涂层相比,纳米化-微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性.微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理,为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损.      

表面活性剂对钛合金复合微弧氧化膜结构与耐磨性能的影响

为了在钛合金表面制备耐磨性能良好的复合微弧氧化膜层,研究了4种不同类型的表面活性剂对复合六方氮化硼(hBN)固体润滑微粒微弧氧化膜层微观结构及其耐磨性能的影响。结果表明,表面活性剂对复合微弧氧化(MAO)膜层的微观结构和耐磨性能有明显的影响,阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵降低了复合MAO膜层中h BN微粒含量,削弱了膜基结合,因而不利于膜层耐磨性能的改善;非离子型表面活性剂无水乙醇由于挥发性强导致膜层的致密性下降,降低了膜层的耐磨性能;阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对复合MAO膜层的结构和耐磨性能影响较小;阴离子型表面活性剂羧甲基纤维素钠则有效改善了hBN微粒在电解液中的分散性,进而改善其在MAO膜层中的复合及分布状况,从而明显改进了复合MAO膜层的耐磨性能。     

微弧氧化对TC4钛合金微动磨损行为的影响

采用微弧氧化技术,在TC4钛合金表面制备高硬度氧化陶瓷层(MAO),对比研究了TC4钛合金基体与微弧氧化陶瓷层在2种不同位移幅值下的微动磨损行为.结果表明:位移幅值由80μm增大到150μm时,TC4钛合金基体微动损伤机制由粘着磨损和磨粒磨损转变为疲劳磨损和氧化磨损,而微弧氧化陶瓷层的损伤机制始终以氧化磨损为主;位移幅...     

电解液体系对ZrH_(1.8)表面微弧氧化陶瓷层的影响

采用恒压模式分别在Na2SiO3,Na5P3O10和Na5P3O10+H2O2电解液体系下对ZrH1.8表面进行微弧氧化(MAO),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、膜层测厚仪测试了陶瓷层的表面形貌、截面形貌、相结构及陶瓷层厚度,通过真空脱氢实验评估了陶瓷层的阻氢性能。研究结果表明:采用微弧氧化技术在氢化锆表面可以制得厚度范围在35~60μm的微弧氧化陶瓷层。不同的电解液体系下在氢化锆表面得到的微弧氧化陶瓷层的厚度不同,Na2SiO3电解液体系下得到的陶瓷层最厚,Na5P3O10+H2O2电解液体系次之,Na5P3O10电解液体系最薄。氢化锆表面微弧氧化陶瓷层由致密层和疏松层构成,靠近基体一侧为致密层,陶瓷层外层为疏松层。微弧氧化陶瓷层主要由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和少量的四方相氧化锆(T-ZrO2)构成;综合比较,在Na5P3O10+H2O2电解液体系下可以获得厚度适中,表面平整,致密性较好,阻氢性能优异的陶瓷层,陶瓷层的PRF值达到最大值12.1。     

AZ91D镁合金表面电弧喷涂/微弧氧化复合陶瓷涂层结构组成与耐蚀性研究

通过一种新的电弧喷涂/微弧氧化(EASP/MAO)复合工艺,在AZ91D镁合金表面制备了复合陶瓷涂层。电弧喷涂处理试样在430℃下进行了热扩散处理后,在以硅酸盐碱性电解液体系中进行微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对复合涂层表面和截面形貌、元素和相组成进行了分析,利用CS2350双单元电化学工作站对涂层试样在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线进行了测定。结果表明:在430℃、氩气保护氛围下,保温热扩散处理2 h后,在基材与喷涂铝层间形成了热扩散层,扩散层由Al3Mg2和Al12Mg17两相组成。由于电弧喷涂铝涂层存在较多的表面缺陷,其对AZ91D镁合金基材只能起到有限的保护作用。经微弧氧化处理后,电弧喷涂铝涂层表面形成氧化铝陶瓷层,主要由α-Al2O3和γ-Al2O3两相组成。跟AZ91D镁合金基体相比,经微弧氧化处理10,20 min后的试样在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位分别正移到-0.8279,-1.0570 V,较基体约分别提高770,550 mV,腐蚀倾向降低,基体的自腐蚀电流密度为经过微弧氧化处理10 min后试样的4.1倍,为经过微弧氧化处理20 min试样的460.6倍。     

硅酸钠在镁合金表面生成微弧氧化膜时的作用

分别在不添加和添加硅酸钠的电解液中采用微弧氧化(MAO)技术在AZ91D镁合金表面上制备膜层,研究微弧氧化过程中,电解液中的硅酸钠在镁合金表面形成微弧氧化膜层时的作用,分析电解液中硅酸钠的有无对微弧氧化膜层的影响。膜层的微观结构及物相组成分别通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行分析,膜层的耐蚀性通过电化学工作站来表征。结果表明:镁合金微弧氧化过程中,电解液中硅酸钠的加入,将会促使在基材表面生成具有平面连续性的完整的微弧氧化膜层,同时改善膜层的致密性,并获得优质新物相Mg_2SiO_4。随着电解液中硅酸钠的加入,溶液的电导率增大,基材表面的起弧电压降低,击穿变得容易发生。SiO_3~(2-)离子与电解液中的其他阴离子协同作用,使得阳极表面微观电位强弱区的对比态势加剧,从而促使放电火花的燃、熄两种状态在基材表面此起彼伏、交替进行,并由此加速了放电火花在基材表面的辗转游移,继而避免了局部热量累积有可能造成的宏观小凹坑的出现,以及微观裂纹的产生。电解液中加入硅酸钠后,所得膜层的腐蚀电流密度减小了1个数量级,线性极化电阻增大了约16倍,膜层的耐蚀性明显得到提高。     

多孔Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的构建及其成骨诱导性能研究

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(MAO)在多孔Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并在此涂层表面通过水热处理生成羟基磷灰石(HA),得到活性次级微孔涂层。采用X射线衍射、电子扫描显微镜和能谱仪分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试实验对比研究了TLM钛合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物实验研究了经表面活性次级微孔层改性后的多孔TLM钛合金的骨整合性能。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,水热处理后微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能。     

电解液浓度对CaTi4(PO4)6微弧氧化陶瓷膜生长过程的影响

通过微弧氧化技术一步合成了CaTi4(PO4)6生物陶瓷膜,并研究了电解液浓度对微弧氧化膜生长过程的影响.结果表明,在同一电解液浓度下,微弧氧化膜层质量的增加与时间呈线性关系.随着电解液浓度的增加,膜层的增重速度加快,形成时间缩短,击穿电压降低,且陶瓷膜表面Ca元素含量增加,P元素含量基本不变;但当电解液浓度增大到一定程度后再继续增加时,陶瓷膜表面的Ca、P元素含量逐渐降低.     

TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究

利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。     

微弧氧化对TC4钛合金耐磨、耐蚀及生物相容性的影响研究

为探究微弧氧化对TC4钛合金耐磨、耐蚀及生物相容性的影响,采用微弧氧化技术在其表面制备涂层。利用扫描电镜(SEM)表征了涂层的表面形貌;电压分别为375 V、400 V、425 V、450 V时测量其耐磨性,在450 V、475 V时测耐腐蚀性,并借助能谱检测研究了微弧氧化后TC4钛合金的生物相容性。结果表明：电压为425 V后膜层增长变缓,且耐磨性最好,摩擦系数为0.3;经微弧氧化处理后试样的自腐蚀电位正移为(0.633～0.928) V,相对钛合金基体自腐蚀电位都有提高,耐腐蚀性增强;XRD图谱分析得出涂层主要是金红石型TiO₂、锐钛矿型Ti O₂和纯Ti;经动物实验后微弧氧化处理的钛合金表面骨组织增多,进行12 W后的Ca/P为1.53,更接近人体骨的钙磷比1.67,对骨组织生长更有利。     

磷酸盐体系正向电压对ZrH_(1.8)表面阻氢陶瓷层的影响

磷酸盐电解液体系下,以CeO_2作为电解液添加剂,采用恒压模式对氢化锆(ZrH_(1.8))表面进行微弧氧化(MAO)处理,研究正向电压对陶瓷层厚度、相结构、形貌,结合力以及阻氢渗透性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)、涂层测厚仪、涂层划痕仪,分别分析了陶瓷层的表面和截面形貌、相结构、陶瓷层厚度以及膜层与基体的结合力,通过真空脱氢实验评价陶瓷层的阻氢性能。结果表明:随着正向电压的增加,氢化锆表面微弧氧化陶瓷层的厚度逐渐增加,当正向电压为375 V时陶瓷层的阻氢性能较好,氢渗透降低因子PRF值可达到14.2;正向电压的改变对陶瓷层的相结构没有明显影响,膜层主要由单斜相氧化锆(m-ZrO_2)、四方相氧化锆(t-ZrO_2)和立方相氧化铈(c-CeO_2)组成,且以单斜相氧化锆(m-ZrO_2)为主。     

钛及钛合金植入物表面载铜微弧氧化涂层研究进展

钛及其合金微弧氧化（MAO）是一种通过电弧放电产生的瞬时高温高压作用,在钛及其合金表面原位生长出硬质氧化陶瓷膜的表面处理技术。科学研究表明,掺杂铜元素的氧化陶瓷层可以同时实现植入物的抗感染和成骨活性。本文初步介绍了微弧氧化的基本原理,探讨了铜元素的抗菌和成骨活性,重点归纳和总结了国内外载铜微弧氧化涂层的研究进展,最后展望了医用钛合金表面载铜微弧氧化涂层的发展方向。     

含Ce(SO_4)_2电解液中Na_5P_3O_(10)对ZAlSi12合金微弧氧化陶瓷层的改性研究

在Na2SiO3电解液体系中,添加Ce(SO4)2及Na5P3O10,在ZAlSi12合金表面制得微弧氧化陶瓷层。研究了Ce(SO4)2及Na5P3O10加入对所获陶瓷层的厚度、表面形貌、相组成的影响。结果表明,电解液中Na5P3O10加入量为0.5g/L时,氧化层厚度达到140μm,表面有较多裂纹。XRD分析表明,微弧氧化膜主要由A12O3相组成;EDS分析膜层组成元素分别是O、Na、Al、Si;加入Na5P3O10后,Ce含量提高。     

钙盐浓度对复合氧化法制备多孔二氧化钛涂层表面结构的影响

为了分析微弧氧化电解液中钙盐浓度对复合氧化法(即预氧化和微弧氧化复合处理)制备多孔二氧化钛涂层表面结构的影响，利用X射线衍射、扫描电镜及附带的能谱对涂层的表面相结构、形貌及元素组成进行了观测与分析，利用图像分析软件对涂层表面孔隙率进行测试。结果表明：复合氧化法制备的多孔二氧化钛涂层表面均含有单质钛、锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛：钙盐浓度的变化对涂层表面结构有一定影响，随着钙盐浓度的增加，涂层中锐钛矿型二氧化钛相对含量减少，金红石型二氧化钛相对含量增加；涂层表面的钙、磷元素含量降低，钙磷原子比增加：在所选钙盐浓度下，表面孔隙率的变化不十分显著。     

微弧氧化对7050铝合金腐蚀行为的影响

采用微弧氧化(MAO)技术在7050铝合金表面制备了陶瓷膜层,运用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)表征陶瓷膜微观结构,采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了微弧氧化膜对7050铝合金在3.5%(质量分数) NaCl水溶液中腐蚀和应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响.结果表明:微弧氧化膜层由表面疏松层与内部致密层组成,表面疏松层主要由Al₂O₃组成,内部致密层由氧化铝与铝烧结而成.微弧氧化膜层可以有效抑制7050铝合金表面的腐蚀萌生及明显降低腐蚀速率,且使7050铝合金的应力腐蚀敏感性出现显著下降.      

电解液中Li2SO4对ZAlSi12合金微弧氧化膜特性的影响

采用微弧氧化技术在ZAlSi12合金表面制备氧化膜,研究了Li₂SO₄的加入对微弧氧化膜性能的影响.随着电解液中Li₂SO₄含量增加,试样表面氧化膜变厚且粗糙.X射线衍射分析表明,微弧氧化膜主要由Al₂O₃相和莫来石相组成.加入Li₂SO₄且经微弧氧化处理得到的试样耐腐蚀性能优于未经微弧氧化处理的试样.      

纳米TiO_2和La(NO_3)_3混合添加剂对铸造铝铜合金微弧氧化膜层性能的影响

采用微弧氧化技术,通过自制的微弧氧化设备在铸造铝铜合金基体表面制备一层优质的强化陶瓷膜层,并借助覆层测厚仪、显微硬度仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学工作站和数控磨损试验机等分析手段,探究在硅酸盐电解液中复合加入纳米二氧化钛和硝酸镧对该微弧氧化陶瓷膜层厚度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性及微观结构、相组成、元素分布的影响。结果表明,硅酸盐电解液中复合加入纳米二氧化钛和硝酸镧时,制得陶瓷膜层含有Ti和La元素,说明加入电解液中的n-TiO_2和La(NO_3)_3参与并促进了微弧氧化反应;所制得膜层的致密度提高,微观缺陷减少,膜层中增加了金红石(rutile)和SiO_2新相,且α-Al_2O_3相和γ-Al_2O_3相增多,使得膜层的综合性能得以提高。当纳米TiO_2为3 g·L~(-1),La(NO_3)_3为0.5 g·L~(-1)时,膜层耐磨性能、耐腐蚀性能较好,膜层厚度达71μm,硬度为HV 689。     

钛合金表面微弧氧化制备二氧化钛陶瓷膜的研究

采用微弧氧化法在钛合金表面制备二氧化钛膜层(即生物医学用陶瓷膜),利用SEM、XRD和EDX对膜层的物相结构、形貌和元素组成进行了分析。研究了电解液pH值和微弧氧化电压对微弧氧化过程的影响。结果表明:随着电解液pH值和微弧氧化电压的升高,膜层表面孔洞数量增加,孔径增大,膜层更加均匀;膜层主要由锐钛矿型和金红石型二氧化钛组成,且金红石相含量随微弧氧化电压的升高而增加;微弧氧化电流密度随氧化时间的延长先增大后减小,随电解液pH值的增大而增大。当电解液pH值为11、微弧氧化电压为500V时,可制得多孔状陶瓷膜,且其孔洞分布均匀。     

β钛合金微弧氧化膜制备及其在人体模拟液中腐蚀性能研究

采用微弧氧化技术在TiNbZrFe合金表面制备出含钙磷成分的多孔氧化膜,通过人体模拟液浸泡的方法诱导生成羟基磷灰石,并利用电化学阻抗谱(EIS)研究其在人体模拟液中浸泡不同时间后的耐腐蚀性能.结果表明,经400 V电压微弧氧化后TiNbZrFe合金表面氧化膜的形貌与成分达到最优化,且明显有α-Ca3(PO4)2相生成;α-Ca3(PO4)2相能够起到良好的诱导生成羟基磷灰石(HA)的作用,在人体模拟液中浸泡1 d后,通过XRD检测出有HA相生成,导致微弧氧化膜层表面的微孔被诱导生成物覆盖填充明显,较小微孔完全消失;随着浸泡时间的延长,经过微弧氧化膜诱导生成的HA涂层不断增厚,EIS结果表明其具有良好的隔绝渗透作用,能够阻碍腐蚀性介质在溶液和金属界面之间扩散和迁移,从而起到保护基体抗腐蚀的作用.