腐蚀电化学方法评价硬质涂层孔隙率

综述了以电化学阻抗理论为基础的一维孔传输线模型、有限扩散模型和以阳极极化理论为基础的多孔涂层电极模型计算金属表面硬质涂层孔隙率的原理及其测量方法.一维孔传输线模型依据涂层体系与涂层、基体间极化电阻的关系计算孔隙率;有限扩散模型则利用孔隙率与扩散系数和频率间的函数关系测定;多孔涂层电极模型利用涂层体系和金属基体间极化电流密度,极化电阻,自腐蚀电位和库仑电量等参数分别确定孔隙率.比较测定的硬质涂层孔隙率,不同工艺条件下孔隙率的测量范围为0.001%～50％;测量精度在80%以上.     

基于微弧氧化技术耐磨减摩涂层的研究进展

轻金属材料(铝、镁、钛及其合金等)具有质轻、比强度高等优良性能,被广泛应用于航天航空、汽车电子、海洋工程等机械领域,但化学性质活泼易腐蚀、硬度低易磨损等性质限制了其使役寿命及使用范围。为提升轻质材料表层界面的耐腐蚀性能和摩擦学性能,微弧氧化作为有效的表面强化技术得到了广泛研究。对基于微弧氧化处理铝、镁、钛及其合金表面,并采用复合技术制备耐磨、减摩复合涂层的研究现状进行了一个系统的总结。将复合技术分为三类:第一类,前处理(机械预处理、预置膜层)+微弧氧化;第二类,微弧氧化直接复合技术(减摩复合、抗磨复合);第三类,微弧氧化+后处理(抛光、重熔、固体润滑涂层)。介绍了三类复合技术的制备工艺、注意事项,分析了其对运动摩擦副部件摩擦学性能的影响及优化方向。最后,指出了微弧氧化陶瓷膜层在摩擦学应用领域所面临的挑战,并从陶瓷膜层结构设计制备、增强韧性、降低对基体疲劳性能的影响和摩擦润滑机理等方面展望了其发展方向。     

水热处理后TC4钛合金微弧氧化涂层的润湿性和电化学性能分析

针对TC4钛合金耐腐蚀性偏低、生物相容性差等问题,本试验利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面制备陶瓷涂层,结合水热合成技术在TC4钛合金涂层中引入具有生物活性的羟基磷灰石层,探究水热合成液浓度变化对TC4钛合金涂层的润湿性能和电化学行为的影响。利用XRD、SEM、润湿角测量仪、激光共聚焦显微镜以及电化学工作站等对TC4钛合金MAO涂层的相组成、表面形貌、润湿角、表面粗糙度、电化学性能等进行表征。研究结果表明:随着水热合成液浓度增加,TC4钛合金MAO涂层中金红石相TiO_2含量有所提高,羟基磷灰石(HA)相含量逐渐增加。水热合成液浓度的变化对TC4钛合金MAO涂层表面粗糙度的影响不大,粗糙度在1～2μm范围内。在水热合成处理后,TC4钛合金涂层的极化曲线会向正电位方向移动,腐蚀电位增加,腐蚀电流密度降低,降低幅度约为一个数量级。     

铝合金微弧氧化陶瓷涂层研究进展

简述了微弧氧化技术的基本原理和优点,着重介绍了实验参量,如电源模式、电解液组成、电压、频率、占空比、氧化时间、基材成分等对铝合金微弧氧化的影响,总结和分析了铝合金微弧氧化陶瓷涂层微观结构与性能的特点及其关系。最后,针对目前铝合金微弧氧化陶瓷涂层研究领域存在的问题,提出了今后的研究方向。     

微弧氧化钛合金的电化学腐蚀行为

采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了多孔陶瓷层,研究了其在Hank′s模拟体液中的电化学腐蚀行为,利用SEM和XRD分析了其表面形貌和物相组成。结果表明,微弧氧化合金的自腐蚀电位升高约0.3V,提高了TC4钛合金在生物体液环境下的化学稳定性。在钛合金植入体电位范围内,微弧氧化处理可明显提高极化电阻,减少腐蚀电流1~2个数量级。随腐蚀时间的延长,TC4钛合金表面钝化膜逐渐发生腐蚀,而微弧氧化膜浸泡初期HA的形核及生长是电极反应中最活跃部分,2周后表面形成均匀的HA薄膜,表现出良好的抗电化学腐蚀性能。     

微弧氧化法制备氧化钛基多孔复合生物陶瓷涂层

采用新颖的微弧氧化法(Microarc oxidation,MAO)在钛合金表面制备氧化钛基含钙磷的多孔复合生物陶瓷涂层.用扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDAX)和X射线衍射(XRD)表征涂层的微观形貌、元素与相组成.采用纳米压痕仪(Nano Indenter)测试涂层的力学性能,并通过在模拟体液(Simulated body fluid,SBF)中培养对陶瓷涂层的生物活性进行了初步研究.结果表明,微弧氧化时间、电解液配比与电参数是影响涂层结构与Ca/P比值的关键工艺参数.涂层主要由锐钛矿和金红石相TiO2及钙磷化合物组成.涂层内层为致密的氧化钛层,并与钛合金基底成微冶金结合.涂层外层主要为含钙磷的化合物层,且涂层表面呈多微孔结构,有利于骨组织的长入并改善骨与植入体的结合.涂层的硬度为5.9GPa,弹性模量为102.5GPa.优化工艺参数下(氧化时间5min,占空比8%)制备的涂层,在模拟体液中培养8周有明显的羟基磷灰石沉积.羟基磷灰石在微孔内或孔边缘位置首先形核并长大,并逐渐向周边扩展生成羟基磷灰石层,体现了多孔含钙磷生物陶瓷涂层良好的诱骨生长特性.     

微弧氧化法制备含La羟基磷灰石生物活性涂层

采用微弧氧化法在由0.2 mol/L乙酸钙、0.02 mol/L β-甘油磷酸钠及不同含量硝酸镧组成电解液中,于纯钛表面原位生成多孔含La羟基磷灰石生物涂层.用XRD、SEM、EDS、EPMA、细胞培养等方法对膜层的厚度、物相、成分组成、结合强度以及生物相容性进行了研究.结果表明,随电解液中La含量的增加,膜层的厚度减小,膜层中La含量增大,膜层结合强度提高;细胞培养结果表明,膜层有良好的生物相容性.     

高孔隙率多孔钛的制备及微弧氧化改性

以商业用纯钛粉为原料,添加造孔剂碳酸氢铵,通过真空烧结的方法制备了多孔钛。再在浓度为10%稀硫酸溶液的电解液中对制备的多孔钛进行微弧氧化处理。将微弧氧化(MAO)改性后的多孔钛浸泡于模拟体液(SBF)中检测其生物活性,并采用SEM和XRD对改性前后多孔钛及矿化后的样品进行了表征。结果显示,制备的多孔钛孔隙率为70%,其孔结构主要包括两类：即尺寸为几百微米的相互贯通的大孔和分布在大孔壁上的尺寸为几微米的小孔。在电压为100 V下氧化2 min能在多孔钛壁上形成厚度为几百纳米的多孔TiO膜层,且该膜层能诱导磷灰石的形成。这表明,微弧氧化处理后的多孔钛具有优异的生物活性。     

基于微弧氧化技术的复合涂层的研究现状

介绍了直接复合技术和二次复合技术即微弧氧化与后处理技术(溶胶凝胶技术、化学镀、电泳涂装、热喷涂、磁控溅射技术等)相结合的研究现状。综述了两种方式对形成的复合膜层微观形貌、力学性能、耐蚀性能等方面的影响。对膜层直接进行复合处理,添加颗粒直接参与了反应过程,成为复合膜层中的一部分,对膜层微观结构和形貌都产生了一定程度的影响。在减小孔隙率和微裂纹使致密度增加的同时,膜层的耐蚀性和耐磨性均得到了提高;而对膜层进行二次复合处理,增加耐蚀性的同时也可能会造成力学性能下降。     

基于微弧氧化的钛合金复合涂层技术研究现状

钛合金微弧氧化技术与其它表面处理技术相结合的复合涂层技术比其单一的微弧氧化技术有新的性能特点。复合涂层技术总体分三类:第一类,前处理+微弧氧化技术;第二类,微弧氧化直接复合技术;第三类,微弧氧化+后处理技术。本文就这三类基于微弧氧化的钛合金复合涂层技术研究现状进行了综述;阐述了钛合金不同微弧氧化复合涂层技术的制备技术、工艺和性能特点。     

用微弧氧化法在钛合金上获得陶瓷涂层的成分和组织

以钛合金为例确定了在碱性电解液内用微弧氧化法获得的涂层的成分和组织。揭示了电流密度、处理时间、在微弧氧化法前加工的种类对涂层质量的影响。描述了涂层的形成机理 ,给出了可保证最少处理时间且同时保证最好涂层质量的最佳电流密度值     

用微弧氧化法在钛合金上获得陶瓷涂层的成分和组织

以钛合金为例确定了在碱性电解液内用微弧氧化法获得的涂层的成分和组织，揭示了电流密度、处理时间、在微弧氧化法前加工的种类对涂层质量的影响。描述了涂层的形成机理，给出了可保证最少处理时间且同时保证最好涂层质量的最佳电流密度值。     

钛合金微弧氧化法制备稀土／磷酸钙生物复合涂层

采用微弧氧化的方法在Ti-6Al-4V基体上制备稀土／磷酸钙生物复合涂层。研究了稀土在微弧氧化制备稀土／磷酸钙复合涂层中的作用及该涂层在模拟体液中的摩擦磨损性能。与单一涂层相比，稀土盐的添加有效提高了涂层的厚度；经模拟体液浸泡后的涂层结合强度以及涂层在模拟体液中的摩擦磨损性能都明显提高。SEM观察表明，该复合涂层的表面多孔形貌分布更为均匀；XRD分析显示，稀土盐的添加并没有改变涂层的磷酸钙相生成。     

钛合金微弧氧化法制备稀土/磷酸钙生物复合涂层

采用微弧氧化的方法在Ti-6Al-4V基体上制备稀土/磷酸钙生物复合涂层.研究了稀土在微弧氧化制备稀土/磷酸钙复合涂层中的作用及该涂层在模拟体液中的摩擦磨损性能.与单一涂层相比,稀土盐的添加有效提高了涂层的厚度;经模拟体液浸泡后的涂层结合强度以及涂层在模拟体液中的摩擦磨损性能都明显提高.SEM观察表明,该复合涂层的表面多孔形貌分布更为均匀;XRD分析显示,稀土盐的添加并没有改变涂层的磷酸钙相生成.     

钛合金微弧氧化医用涂层形成机制

利用微弧氧化技术在钛合金表面制备了医用涂层,通过SEM观测不同氧化阶段涂层形貌,并分析各阶段微弧放电特性。研究了两极电化学反应过程,建立了工作液负载等效电路,提出了钛合金微弧氧化生成羟基磷灰石医用陶瓷涂层机制。结果表明,电压会直接决定试样表面的电荷分布,增加表面电荷积累,增强工作液中带电钙、磷粒子的扩散和电泳程度,从而加速涂层物质的瞬间反应。     

微弧氧化制备阻氚涂层的研究

通过微弧氧化技术在316L不锈钢表面制备了氧化铝阻氚涂层。研究了不同微弧氧化工艺参数对涂层相结构、表面形貌、膜厚的影响,并分别通过XRD、SEM、涡流法进行了分析。通过划痕实验、抗热震实验、气相氘渗透试验,经过分析得到了制备最佳涂层的工艺参数。结果表明：涂层相结构、表面形貌、膜厚受到微弧氧化电流密度、电压及反应时间的影响。电流密度、电压能过影响涂层相结构,电流密度增大时更多铝相变成氧化铝相,电压增大时将促进α相氧化铝的形成;增大电压及反应时间,膜层表面不均匀质量变差,电流密度为9A/dm2时,膜层表面形貌最佳;膜层厚度受到电流密度、电压及反应时间的影响。经过一系列的测试（划痕实验、抗热震实验、气相氘渗透试验）,发现参数为6A/dm2, 300V, 30min时,得到了膜基结合力为 86.0N、能抗280次热震、阻氚性能至少达达3数量级的涂层。     

镁合金微弧氧化涂层的摩擦学性能研究

利用扫描电镜分析了AZ91D镁合金微弧氧化膜的组织形貌,对氧化膜硬度及摩擦学行为进行了研究。结果表明:微弧氧化膜能显著提高镁合金基体的硬度和抗磨性能,但其摩擦系数较镁合金基体高。涂层厚度对涂层的减摩性能影响较小,但对其抗磨性能影响较大,并存在提高抗磨性能的最佳涂层厚度。涂层的磨损机制主要是磨粒磨损和剥层磨损。     

镁合金表面微弧氧化法

简要介绍了国内外镁合金表面处理方法，重点介绍了微弧氧化技术的发展现状、工艺和成膜性能。通过它与普通阳极氧化技术的对比，作者认为微弧氧化是最具潜力的镁合金表面处理技术之一。     

多孔镁表面微弧氧化涂层和氟化学转化涂层的对比研究

目的 多孔镁具有生物可降解特性,降解过程中产生的碱性环境会促进新生骨形成,其多孔结构可以为新生骨长入提供通道,是一种理想的骨填充材料.与块体镁相比,多孔镁的降解速率更快,为了避免因快速降解引起局部环境碱性过高而可能导致的溶骨现象,需要通过表面改性来降低多孔镁的降解速率,使其降解速率与骨组织愈合速率相匹配.方法 以块体镁...     

铝合金表面微弧氧化涂层制备工艺设计

用微弧氧化技术对铝合金表面进行强化处理,利用正交试验设计优化试验方案,按五因素(Na2SiO3浓度、KOH浓度、H3BO3浓度、H2O2浓度、微弧氧化电压)、四水平得到正交表,合理安排微弧氧化试验,达到优化微弧氧化工艺条件的目的;并用综合平衡法评价各因素对陶瓷膜硬度和厚度影响的主次顺序和可能最优水平.结果表明,铝合金微弧氧化陶瓷膜的硬度和厚度受各因素水平的影响显著,其中Na2SiO3的浓度对陶瓷膜硬度和厚度两指标的影响最大;在最优工艺条件下(Na2SiO3浓度6 g/L、H3BO3浓度1.5 g/L、KOH浓度0.5 g/L、H2O2浓度X4、微弧氧化电压340 V),陶瓷膜致密层硬度达到1 700 HV,膜层总厚度约200 μm.