表面机械研磨对AZ31表面sol-gel法制备羟基磷灰石涂层的影响

采用表面机械研磨(surface mechanical attrition treatment,SMAT)技术对AZ31镁合金进行前处理,以氢氧化钙和磷酸二氢钙为前驱物,在AZ31镁合金表面通过溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了羟基磷灰石涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对涂层表面形貌、截面进行了分析表征,利用电化学工作站测试了该涂层的在生理盐水中的动电位极化曲线。结果表明,SMAT后样品上的HAP的结晶性增强,HAP涂层厚度由8μm增加到18μm,而且HAP涂层与SMAT处理过的基体间结合强度明显提高。动电位极化测试表明SMAT后样品的HAP涂层自腐蚀电流密度降低了50%,腐蚀电位正移了56.1mV,抗腐蚀性能明显增强。     

Mg-xAl-Zn(x=3,6,9)合金腐蚀行为比较研究

对不同Al含量的AZ系列镁合金(AZ31、AZ61和AZ91)在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能进行了比较研究,以便找到合适的耐腐蚀材料。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其显微结构进行了表征。在3.5%NaCl溶液中,采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和浸泡实验对其耐腐蚀性进行了测试。结果表明,AZ系列镁合金的腐蚀行为先是点蚀,后扩展为面蚀。AZ61的极化电阻(R_P)高达288.88Ω·cm²,腐蚀电流密度低为0.0026 mA/cm²,平均腐蚀速率为2.86×10^-4 g/(h·cm²),AZ61具有更优的耐蚀性能。随着Al含量提高,镁合金的耐蚀性能先升高再降低,耐蚀性能的升高归因于β-Mg₁₇Al₁₂相的粗化和连续性。     

微波辅助法制备镁合金的植酸镁/羟基磷灰石复合涂层及其耐蚀性能

采用微波辅助法在AZ31镁合金表面制备了植酸镁/羟基磷灰石(PA/HA)复合涂层。利用FESEM、EDS、XRD和电化学性能测试等方法表征涂层的表面形貌、物相组成以及耐蚀性能,探究了植酸溶液的pH值对PA/HA复合涂层形貌及耐蚀性能的影响,并通过浸泡实验研究了镁合金及PA/HA复合涂层在模拟体液(SBF)中的降解矿化行为。结果表明:在植酸预处理中,植酸溶液的pH=5.0时制备得到的PA/HA复合涂层表面均匀、无裂纹,与镁合金基底的界面结合良好;并且在此pH值下PA/HA复合涂层包覆镁合金样品的交流阻抗最大,自腐蚀电流密度最小,说明其耐蚀性最好。在SBF中,PA/HA复合涂层能够快速诱导磷灰石的生成,并显著提高镁合金基底的耐蚀性能。     

电轧AZ31镁合金在模拟海水中腐蚀行为研究

为对比研究高能电脉冲轧制工艺和冷轧工艺对AZ31镁合金腐蚀性能的影响,采用腐蚀形貌观察、动电位极化测试、电化学阻抗谱与腐蚀速度测试等方法系统地研究了高能电脉冲轧制和冷轧AZ31镁合金带材在模拟海水(3.5%NaCl)中的腐蚀行为.结果表明:在同样变形量下,与冷轧AZ31镁合金相比,电轧AZ31镁合金的耐腐蚀性略有提高.这与电轧AZ31镁合金再结晶比例大,位错密度小,具有较低能态的位错组态及能形成较稳定的腐蚀产物膜有关.     

AZ31镁合金表面激光熔覆Al-TiC复合涂层微观组织与腐蚀性能

为有效改善AZ31镁合金表面的腐蚀性能，本文采用激光熔覆技术在AZ31镁合金表面成功制备了无缺陷的Al-TiC复合涂层。研究了不同成分含量的Al-TiC复合涂层的相组成、微观组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明：在Al-TiC复合涂层内形成了大量的Al₁₂Mg₁₇、Mg₂Al₃和TiC相。复合涂层内微观组织呈现出连续网络状分布特征。随着Al-TiC混合粉末中Al含量的减小，复合涂层中Al₁₂Mg₁₇、Mg₂Al₃和TiC相的含量呈递增趋势，网络状分布的微观组织结构变得更加均匀连续。复合涂层与AZ31基体之间形成了良好的冶金结合界面。激光熔覆制备的Al-TiC复合涂层耐腐蚀性能较AZ31基体显著提升。自腐蚀电位由基体的-1.563 V提升至-1.144 V，自腐蚀电流由基体的1.55×10^-4 A减小至2.63×10^-6 A。     

AZ31镁合金表面磁控溅射Zr(Al,Ti)-SiN_x复合薄膜及其耐蚀性能

镁合金表面沉积薄膜可以提高其耐蚀性,但现有的几种沉积方法得到的膜疏松、与基体结合力差,影响了其耐腐蚀性能.为此,采用磁控溅射法在AZ31镁合金表面制备了Al,Zr,Ti膜及其与SiN_x的复合薄膜.用扫描电镜、X射线衍射、XPS研究了金属膜及其与SiNi_x复合薄膜的晶体结构、表面形貌和化学成分.结果表明:所制备的SiN_x薄膜为非晶态的富N膜;Zr膜的耐腐蚀性最好,Al膜的保护性最差;Zr-SiN_x复合薄膜比AZ31镁合金的腐蚀电流密度降低了3个数量级,Ti-SiN_x复合薄膜在阳极极化区出现了钝化.SiN_x复合薄膜的耐腐蚀性优于AZ31镁合金和单一金属膜.     

AZ31B镁合金表面氟涂层的生物相容性和抗菌性能

采用化学转化方法在AZ31B镁合金表面制备氟涂层,系统研究了氟涂层的表面形貌,体外生物相容性和抗菌性能.结果表明:AZ31B镁合金表面的氟涂层均匀致密;氟涂层镁合金的溶血率明显降低,且无细胞毒性,可满足生物医用材料的要求.同时,氟涂层镁合金的抗凝血性能与316L不锈钢相当,并具有显著的抗菌功能.     

微弧氧化/溶胶-凝胶法制备镁基羟基磷灰石复合涂层及性能研究

采用微弧氧化/溶胶-凝胶工艺,在AZ91D镁合金表面制备羟基磷灰石涂层,并研究了镁基羟基磷灰石涂层的形貌、结构、组成及其电化学性能。结果表明,微弧氧化电流密度为0.5A/cm2时,采用溶胶-凝胶法制备的涂层表面均匀、多孔且紧密;Ca/P摩尔比(1.70)高于溶胶配制的比例(1.67),是由于CO2-3替代了磷灰石晶格中的PO3-4所致。电化学测试结果表明,微弧氧化电流密度为0.5A/cm2时,羟基磷灰石涂层在Hank’s溶液中具有较低的腐蚀电流密度、较高的总阻抗和腐蚀电阻;浸泡实验表明该涂层有利于诱导磷灰石涂层的形成。     

AZ91D镁合金有机复合涂层的腐蚀防护性能

AZ91D镁合金易腐蚀,单项处理防腐蚀效果不大。先分别对其作无铬转化和微弧氧化预处理,再阴极电泳底层,最后喷涂面漆,获得了无铬转化层/阴极电泳层/有机涂层和微弧氧化层/阴极电泳层/有机涂层。采用附着力及铅笔硬度测试、盐雾试验、电化学试验对2种有机复合涂层的形貌、多种性、防腐蚀效果及其机理进行了探讨。结果表明:2种有机复合涂层都能显著提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能,使其自腐蚀电位分别约提高130 mV和80 mV,腐蚀电流密度约降低40%和70%,极化电阻约提高4倍和7倍;2种涂层的附着力达到1级以上,铅笔硬度达到7 H以上;微弧氧化预处理后获得的有机复合涂层的腐蚀防护效果比无铬转化预处理的好。     

不同浓度的MgBr_2对AZ31负极材料电化学性能的影响

镁合金材料作电池阳极的研究是目前镁合金应用的重要方向之一。采用开路电位、线性扫描、恒电流放电、交流阻抗等电化学方法,系统研究了不同浓度MgBr2对镁合金AZ31在1mol/L Mg(ClO4)2溶液中的电化学性能影响,希望为寻找合适的镁干电池电解液提供基础。镁合金AZ31的开路电位并不随溴化镁浓度的增大而一直负向变化,当MgBr2的浓度为0.05mol/L时,镁合金AZ31的开路电位达到最负值。加入低浓度的MgBr2时,镁合金AZ31阳极材料明显被活化,极化作用减弱,腐蚀阻抗较大,电压滞后时间缩短,有利于镁合金阳极材料在化学电源中的应用。     

AZ31镁合金表面复合镀膜工艺研究

研究了在AZ31镁合金表面依次进行浸锌、化学镀镍、电镀铜、电弧离子镀Cr/CaN的复合镀膜工艺.结果表明,在此复合镀工艺条件下,可以在AZ31镁合金表面形成致密度高、结合强度好、耐蚀性好且硬度高的复合合金镀层.AZ31镁合金镀膜后的显微硬度形成一个梯度,由71 HK提高到2225 HK;耐蚀性明显提高,在3.5%NaCl溶液中腐蚀电位从-1481 mV提高到-382 mV.     

电化学沉积法制备镁基Ca-P生物陶瓷涂层的研究

利用电化学沉积法在AZ31镁合金表面制备了Ca-P基生物涂层,使用扫描电子显微镜观察了经不同沉积时间处理后的涂层形貌,采用X射线衍射和能谱分析了涂层的结构和成分,通过电化学测试技术研究了在Hank’s仿生溶液中AZ31镁合金及其Ca-P涂层的腐蚀行为。结果表明,镁合金表面在Ca(NO3)2和NH4H2PO4电解液中电化学沉积形成Ca-P涂层由DCPD(CaHPO4·2H2O)片状晶体组成。且涂层形貌随时间发生变化。AZ31镁合金表面的钙磷涂层提高了镁合金的自腐蚀电位,显著地减小了镁合金的腐蚀电流密度。这表明经钙磷涂层处理的AZ31镁合金耐蚀性能得到明显的提高。钙磷涂层的形貌和结晶程度影响AZ31镁合金的耐蚀性。     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的微观结构、相成分和耐腐蚀性能

为获得耐腐蚀性优良的镁合金表面膜层,在含5 g/L硅酸钠、2 g/L磷酸钠和1 g/L氢氧化钠的复合溶液中,用自制设备对AZ91D镁合金进行了微弧氧化.利用扫描电镜和X射线衍射分析了AZ91D 镁合金表面微弧氧化陶瓷膜的表面形貌、截面结构和相组成.结果表明:AZ91D 微弧氧化陶瓷膜由疏松层和致密层组成,疏松层陶瓷膜疏松,厚度较大,且存在一些孔洞;致密层陶瓷膜与基体金属结合紧密,陶瓷膜主要由MgO,Mg2SiO4,Mg3(PO4)2和MgAl2O4组成.在3.5%的NaCl溶液中,微弧氧化陶瓷膜的自腐蚀电位为-1 390 mV,而镁合金基体的为-1 540 mV,表明经微弧氧化处理后AZ91D 镁合金的耐蚀性有较大提高.     

稀土活性梯度生物陶瓷涂层的组织结构研究

文章采用宽带激光熔覆技术在TC4钛合金上制备了含羟基磷灰石活性相的生物陶瓷复合涂层。利用晶相显微镜、显微硬度计分析手段对复合涂层的组织、硬度进行了研究,采用MG63人成骨细胞与材料共培养的方法,对梯度活性陶瓷涂层进行了细胞形态实验。结果表明,稀土梯度生物活性陶瓷涂层界面结合良好,显微硬度较大,且涂层表面细胞生长旺盛、形态正常,细胞相容性更好。     

合金元素Nd对AZ系镁合金牺牲阳极材料耐腐蚀和电化学性能的影响

目前,关于稀土元素Nd对镁合金阳极耐腐蚀性和电化学性能影响的报道较少。向AZ31和AZ63镁合金中加入稀土元素Nd,测试了AZ31和AZ63镁合金加入Nd元素前后在3.5%NaCl溶液中的静态析氢腐蚀速率、失重腐蚀速率、极化曲线和电流效率,观察了镁合金试样的显微组织与腐蚀形貌;研究了合金元素Nd对AZ31、AZ63镁合金牺牲阳极的耐腐蚀与电化学性能的影响。结果表明:合金元素Nd的加入能使AZ31、AZ63镁合金晶粒细化、组织均匀,自腐蚀速率降低、电流效率提高;加入Nd元素后,AZ31,AZ63镁合金的阳极极化没有明显增加。     

磁场对AZ31B镁合金在2种浓度NaCl溶液中腐蚀特性的影响

为了研究磁场对AZ31B镁合金在2种不同浓度的NaCl溶液中腐蚀行为的影响,采用COMSOL分析磁场在电化学反应体系中的磁场强度分布,考察了磁场环境对AZ31B镁合金在0.1 mol/L和1.0 mol/L NaCl溶液中动电位极化和电化学阻抗的影响.结果 表明:通过仿真加入400 mT平行磁场后,镁合金表面磁场强度分...     

AZ31镁合金表面多层膜的结构与性能研究

研究了在AZ31镁合金表面依次进行浸锌、化学镀镍、电镀铜、电弧离子镀Cr/CrN的复合镀膜工艺.利用x射线晶体分析仪、扫描电镜、显微硬度计、腐蚀测量系统及热震法等仪器和方法对复合镀层的显微组织及性能进行了研究.结果表明,在此复合镀工艺条件下,可以在AZ31镁合金表面形成致密度高、结合强度好、耐蚀性好且硬度高的复合合金镀层;AZ31镁合金镀膜后的显微硬度形成一个梯度,由71.1HK提高到2224.8HK;耐蚀性明显提高,腐蚀电位从-1481mV提高到-382mV.     

镁合金表面Ca-P涂层的电化学辅助化学转化法制备及其耐蚀性研究

为了克服传统化学转化法制备的涂层疏松、多孔、黏附力低的缺点,采用电化学辅助化学转化法在AZ31镁合金上制备了一种具有生物相容性的Ca-P涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱仪对涂层的形貌、相结构和元素组成进行了表征分析,利用动电位极化和电化学交流阻抗研究涂层在模拟体液中的腐蚀特性,通过三点弯曲试验测试了涂层与基体的结合性能,并与传统化学转化法制备的Ca-P涂层进行比较。结果表明:电化学辅助化学转化法制备的Ca-P涂层组织结构更加致密、含有更多的磷酸氢钙(DCPD)相,并具有良好的结合力和耐腐蚀性能。     

AZ31镁合金基Cu-MOF-SA超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

腐蚀是影响镁及其合金大规模应用的关键技术难题之一,因可有效隔离金属基底与腐蚀介质的直接接触,从而降低腐蚀速率,制备超疏水表面成为提高镁合金耐蚀性的有效途径。通过一步电沉积方法,在AZ31镁合金基底上成功制备了铜-金属有机骨架-硬脂酸(Cu-MOF-SA)超疏水膜,并对超疏水膜的耐腐蚀性、化学稳定性和耐热性进行了综合研究。结果表明,表面的水接触角可达158°,超疏水膜覆盖的试样在3.5%NaCl溶液中表现出良好的耐腐蚀性能,相比AZ31镁合金基底,其腐蚀电位正移了0.24 V,腐蚀电流密度降低了1个数量级。在pH值为1～14的溶液中浸润24 h后,超疏水膜的水接触角仍可达135°以上,浸泡在pH=1的溶液24 h的超疏水膜的腐蚀电位比AZ31镁合金基底高0.21 V。在20～90℃空气中保温24 h后,超疏水膜的水接触角仍保持在154°以上,80℃下保温24 h后其腐蚀电位比AZ31镁合金基底的高0.22 V,腐蚀电流密度比AZ31镁合金基底的小1个数量级。结果表明,本研究制备的Cu-MOF-SA疏水膜具有良好的超疏水性和耐腐蚀性。     

Nano-HA涂层与HA/CTS复合涂层抑制胶质母细胞瘤细胞活力作用的比较

实验采用电化学沉积法在钛合金表面制备了纳米羟基磷灰石涂层(nHA)、纳米和微米级羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层(nHA/CTS,mHA/CTS),并应用XRD、SEM和FTIR对涂层的理化特性进行了表征。然后将人脑胶质母细胞瘤细胞系U87(U87)与3种涂层共培养,并比较3种涂层诱导U87细胞凋亡的能力。通过MTT法细胞生长抑制实验检测以及电镜下膜层表面细胞形态观察,发现nHA膜层比nHA/CTS和mHA/CTS能更有效地抑制胶质瘤细胞的增殖,具有明显的体外抗肿瘤作用。