微弧氧化处理对钛铌合金力学及摩擦磨损性能的影响

采用微弧氧化的方法于磷酸盐电解液中在二元β型TiNbx(x=5,10,15,20,25)合金表面制备了微弧氧化涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征各合金表面微弧氧化涂层的物相组成和微观形貌。采用纳米压痕仪、球-盘摩擦磨损实验仪分析了微弧氧化处理对钛铌合金力学性能、耐磨性的影响。结果表明,通过微弧氧化处理可以有效的在各基体表面制备出氧化涂层,表面微孔数目及大小无明显差别,拥有相似的致密度,氧化涂层主要由TiO₂相组成。随着基体Nb含量的增加,各基体表面微弧氧化涂层的硬度值与弹性模量表现出相同的变化趋势,Ti-15Nb合金表面微弧氧化涂层的硬度值和弹性模量值最大。经过微弧氧化处理后,Ti-5Nb和Ti-15Nb表面摩擦系数与基体相近,并无减摩效果;Ti-10Nb、Ti-20Nb和Ti-25Nb表面摩擦系数下降了55%以上,主要磨损机制由磨粒磨损变为粘着磨损,改善了合金的耐磨性能。     

微弧氧化与磁控溅射复合处理的钛合金表面耐磨性研究

微弧氧化处理后的钛合金,表面形成的多微孔氧化膜可使其摩擦因数降低且耐磨性得到提高,但这还不能满足某些使用要求.在微弧氧化的基础上再利用脉冲偏压式磁控溅射技术在钛合金表面沉积氮化钛涂层.球-盘磨损试验表明,与微弧氧化相比,其摩擦因数进一步降低且耐磨性进一步提高,这主要是沉积富钛氮化钛使氧化膜的微孔得到了部分或全封闭的覆盖.     

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。     

微弧氧化对车用AZ31B镁合金磷酸盐转化膜组织和耐腐蚀性能的影响

为了提高车用AZ31B镁合金磷酸盐转化膜的耐腐蚀性能,采用微弧氧化的方法对其表面进行加强,并测试研究了微弧氧化前后磷酸盐转化膜的组织和耐腐蚀性能.结果表明:磷酸盐转化膜经过微弧氧化增强处理后得到了尺寸更小的微孔,提高了整体膜的致密度并获得更平整表面.微弧氧化后膜内形成了新的MoSi2相,对膜表面微孔形成填充状态,使孔隙率明显减小.在磷酸盐转化膜表面进行微弧氧化处理会对其实现有效的增强.经过微弧氧化处理后粗糙度明显降低.对磷酸盐转化膜进行微弧氧化后再进行浸泡处理没有出现膜腐蚀情况,对基体也实现了良好覆盖状态.随浸泡时间延长,膜腐蚀速率表现出先增高后降低又增高的变化规律.     

表面纳米化-微弧氧化复合涂层对铝合金拉伸性能影响机制研究

通过表面机械研磨处理(SMAT)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,并对比研究了表面纳米化、微弧氧化及纳米化-微弧氧化复合处理对基体铝合金拉伸性能的影响。结果表明,微弧氧化处理使基体铝合金的屈服强度和抗拉强度减小,而纳米化-微弧氧化复合处理则增加了基体铝合金的屈服强度和抗拉强度。在拉伸伸长率8%的条件下,相同厚度的纳米化-微弧氧化复合涂层比微弧氧化涂层具有更好的抗拉伸破坏能力,表现出更好的膜基结合性能。     

电流密度对复合氧化法制备涂层结构的影响

对TiO2薄膜涂层的结构、形貌、元素组成、硬度进行了观察和测量,研究了电流密度对复合氧化法(即预氧化和微弧氧化复合处理)制备多孔TiO2涂层的结构和性能的影响.结果表明:电流密度对多孔TiO2涂层的结构和性能有很大影响.随着电流密度的增加,涂层的锐钛矿型TiO2含量减少,金红石型TiO2含量增加,涂层表面微孔孔径增加,凹凸起伏变得明显,显微硬度增加,钙磷原子比也发生了变化.当电流密度为20,40,60,80和100 mA/cm2时,涂层的钙磷摩尔比为1.22,1.60,1.89,2.01,2.12.在40 mA/cm2电流密度下可得到结构和性能较理想的多孔TiO2梯度涂层.     

微弧氧化时间对铝合金陶瓷涂层结构和耐磨性的影响

铝合金微弧氧化陶瓷涂层结构致密,与基体结合牢固,具有良好的耐磨、耐蚀和电绝缘性能,应用前景广阔.采用微弧氧化工艺在6063铝合金表面沉积了Al2O3陶瓷涂层,考察了不同微弧氧化时间对涂层的微观结构、显微硬度、结合力及摩擦磨损性能的影响.结果表明:在电流密度一定的条件下,处理时间对涂层组织结构和性能有着较大的影响,随着微弧氧化时间的延长,涂层中α-Al2O3与γ-Al2O3相的衍射峰明显增强,制备的涂层表面更加致密,孔隙减少,同时所制备的涂层具有高的显微硬度(平均1180 HV)和好的抗耐磨性能,涂层与基体间的临界载荷约为85N,即涂层与基体间有强的结合力.     

柠檬酸和EDTA-2Na对钛合金微弧氧化膜性能的影响

为研究柠檬酸(CA)和乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)对钛合金微弧氧化膜性能的影响,在含有Ca,P元素的溶液中对钛合金进行微弧氧化处理,对添加配位剂前后陶瓷膜的化学成分、微观形貌、润湿性能和显微硬度进行了研究.结果表明,CA和EDTA-2Na均能促进微弧氧化膜中羟基磷灰石的形成,其中CA使氧化膜中Al的比例降低至2.7%;EDTA-2Na则促进CaTiO3的形成,并使氧化膜表面Ca/P原子百分比提高至1.83.加入上述两种配位剂后,微弧氧化膜均能保持良好的润湿性能.虽然加入配位剂后氧化膜的显微硬度有所下降,但仍接近Ti6Al4V合金基体硬度的2倍.     

NiTi合金微弧氧化的初步研究

在NiTi合金表面采用微弧氧化得到一层致密的氧化膜.采用X R D分析了薄膜的结构.结果表明在室温条件下在Na2SiO3电解液中通过微弧氧化可以在NiTi合金基体上得到一层氧化物膜层,具有硬度高、耐腐蚀性能强的特点,对于NiTi合金具有良好的保护作用.     

医用多孔NiTi合金表面微弧氧化改性研究

为解决多孔Ni Ti合金耐蚀性降低和Ni离子释放量增大而引起的使用安全性问题.本文采用微弧氧化技术对医用多孔Ni Ti合金进行表面改性处理,研究结果表明,微弧氧化处理并未改变多孔Ni Ti合金原有的孔隙结构和孔隙率,只在其外表面和孔隙内表面均形成了典型的微弧氧化多孔涂层.该涂层主要由氧化铝相组成,并含有少量的Ti和Ni元素,且外表面涂层的Ti和Ni含量要略低于孔隙内表面涂层.微弧氧化涂层提高了多孔Ni Ti合金的表面接触角,将原有的亲水表面转变成了疏水表面.经微弧处理后,多孔Ni Ti合金的耐蚀性较基体提高了1个数量级以上,Ni离子释放量也较基体降低了1个数量级以上.     

TC4钛合金微弧氧化因素对生物陶瓷膜中Ca,P相对含量的影响

为了提高钛合金陶瓷膜的生物相容性,采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了一层富含Ca,P的生物活性陶瓷膜。采用SEM,EDS,XRD研究了电流密度、溶液中Ca,P摩尔比、添加剂EDTA.2Na浓度对膜层中Ca,P相对含量(原子分数)及Ca,P摩尔比的影响及微弧氧化生物陶瓷膜层的形貌及组成。结果表明:随着电流密度的增大,膜层中的Ca,P相对含量增加,Ca,P摩尔比也逐渐增加;增大溶液中Ca,P摩尔比,膜层中Ca相对含量有所增加,Ca,P摩尔比也逐渐增加;当加入添加剂EDTA.2Na时,膜层中的Ca相对含量显著增加,从而使膜层中Ca,P摩尔比显著增加;氧化膜由致密的内膜层和多孔的外膜层构成,主要由Ca,P,O,Ti,V元素组成,其相成分主要为金红石和板钛矿型TiO2,并含有一定量的非晶相Ca,P化合物。     

Effect of micro-arc oxidation surface modification on the properties of the NiTi shape memory alloy

In this paper, the effects of micro-arc oxidation (MAO) surface modification (alumina coatings) on the phase transformation behavior, shape memory characteristics, in vitro haemocopatibility and cytocompatibility of the biomedical NiTi alloy were investigated respectively by differential scanning calorimetry, bending test, hemolysis ratio test, dynamic blood clotting test, platelet adhesion test and cytotoxicity testing by human osteoblasts (Hobs). The results showed that there were no obvious changes of the phase transformation temperatures and shape memory characteristics of the NiTi alloy after the MAO surface modification and the coating could withstand the thermal shock and volume change caused by martensite-austenite phase transformation. Compared to the uncoated NiTi alloys, the MAO surface modification could effectively improve the haemocopatibility of the coated NiTi alloys by the reduced hemolysis ratio, the prolonged dynamic clotting time and the decreased number of platelet adhesion; and the rough and porous alumina coatings could obviously promote the adherence, spread and proliferation of the Hobs with the significant increase of proliferation number of Hobs adhered on the surface of the coated NiTi alloys (P?<?0.05).     

电压对钛表面微弧氧化陶瓷层特性的影响

为了提高钛表面的生物活性,利用微弧氧化技术在钛表面制备了含有钙磷的多孔二氧化钛陶瓷层。研究了施加电压对多孔微弧氧化层的平均孔径、表面粗糙度、相成分、钙磷含量以及Ca/P原子比的影响。结果表明,随着微弧氧化电压的升高,平均孔径、表面粗糙度、膜层中钙磷含量以及Ca/P原子比都逐渐增大,膜层的相成分由锐钛矿逐渐向金红石转变,并且膜层中逐渐有羟基磷灰石生成。     

Preparation of hydroxyapatite-containing titania coating on titanium substrate by micro-arc oxidation

Hydroxyapatite-containing titania coatings on titanium substrates were formed by micro-arc oxidation (MAO) in electrolyte containing calcium acetate monohydrate (CH₃COO)₂Ca·H₂O) and sodium phosphate monobasic dihydrate (NaH₂PO₄·2H₂O) using a pulse power supply. Scanning electron microscopy (SEM) with Energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) and X-ray diffraction (XRD) were employed to characterize the microstructure, elemental composition and phase components of the coatings. The coatings were rough and porous, without apparent interface to the titanium substrates. All the oxidized coatings contained Ca and P as well as Ti and O, and the porous coatings were made up of anatase, rutile and hydroxyapatite. Such MAO films are expected to have significant applications as artificial bone joints and dental implants.     

微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金显微结构、耐磨性和耐蚀性的影响

在铝酸盐电解液中对多孔Ti-15Mo合金进行微弧氧化表面改性。利用SEM和XRD研究多孔合金微弧氧化涂层的显微结构和相组成。采用显微硬度计、动电位极化曲线和球-盘摩擦磨损仪分析微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金硬度、耐蚀性和耐磨性的影响。结果表明,微弧氧化处理未改变多孔Ti-15Mo合金原有的孔隙率和孔径,在合金表面和孔隙内壁呈现典型的粗糙多孔微弧氧化形貌。微弧氧化涂层主要由金红石TiO_2和Al_2TiO_5相组成。经微弧氧化处理后,多孔Ti-15Mo合金的表面显微硬度提高了32%,摩擦系数降低了近50%,磨损率大幅度下降,磨损机制由磨粒磨损转变为粘着磨损。微弧氧化处理后多孔Ti-15Mo合金的耐蚀性较基体提高了近1个数量级,微弧氧化陶瓷涂层的保护效率高达90.78%。     

Bioactive Ca–P coating with self-sealing structure on pure magnesium

Bioactive coatings containing Ca and P with self-sealing structures were fabricated on the surface of pure magnesium using micro-arc oxidation technique (MAO) in a specific calcium hydroxide based electrolyte system. Coatings were prepared at three applied voltages, i.e. 360, 410 and 450 V, and the morphology, chemical composition, corrosion resistance and the degradation properties in Hank’s solution of the MAO-coated samples with three different applied voltages were investigated. It was found that all the three coatings showed similar surface morphologies that the majority of micro-pores were filled with compound particles. Both the porous structures and the compound particles were found to contain consistent chemical compositions which were mainly composed of O, Mg, F, Ca and P. Electrochemical tests showed a significant increase in corrosion resistance for the three coatings, meanwhile the coating obtained at 450 V exhibited the superior corrosion resistance owing to the largest coating thickness. The long term immersion tests in Hank’s solution also revealed an effective reduction in corrosion rate for the MAO coated samples, and the pH values of the coated samples always maintained a lower level. Besides, all the three coatings were subjected to a mild and uniform degradation, while the coating obtained at 360 V showed a relatively obvious degradation characteristic and appreciable Ca and P contents on the surfaces of the three coatings were observed after immersion in Hank’s solution. The results of the present study confirmed that the MAO coatings containing bioactive Ca and P elements with self-sealing structures could significantly enhance the corrosion resistance of magnesium substrate in Hanks’ solution with great potential for medical application.     

封闭对铝合金微弧氧化膜在酸性溶液中耐蚀性的影响

为了提高7A85铝合金的耐蚀性, 采用单极性正脉冲微弧氧化(MAO)技术在其表面制备了陶瓷膜层, 并采用稀土铈盐、铬酸盐和SiO₂溶胶对MAO膜进行封闭处理。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪和电化学工作站研究了封闭处理对膜层表面形貌、结构和在酸性NaCl溶液中腐蚀行为的影响。实验发现, MAO膜在酸性NaCl溶液中不能有效地保护铝合金基体。稀土铈盐和铬酸盐封闭处理通过沉积水合氢氧化物封闭孔隙, 可以提高MAO膜的耐蚀性。但在酸性溶液中, 封孔物质会和H⁺发生反应而溶解, 故经封闭的MAO试样也会发生腐蚀失效。SiO₂溶胶封闭处理后MAO膜表面覆盖一层凝胶, 使膜层成为完整的致密层, 可以保护铝合金基体在酸性NaCl溶液中免受腐蚀。     

镁合金微弧电泳复合膜层的微观结构和抗腐蚀性能

采用恒压模式在硅酸盐系电解液中制备镁合金微弧氧化陶瓷层,对比研究了微弧电泳和直接电泳镁合金的截面形貌、结合力大小以及抗腐性能差异.结果表明:在镁合金微弧氧化陶瓷层的表面可制备电泳有机层,简化了电泳工艺;在微弧电泳复合膜层间形成机械咬合力和化学键力,附着力等级可达1级;经800 h中性盐雾腐蚀试验后,复合膜层腐蚀增重量和样品表面的形貌均没有明显的变化;与微弧氧化陶瓷层和直接电泳有机层相比,微弧电泳复合膜层的电化学稳定性显著增强,腐蚀电流相分别减少了约5个和2个数量级.     

TC11微弧氧化膜制备及其结构性能研究

在Na2SiO3-Na2WO4-NaOH混合电解液中,利用微孤氧化(MAO)技术在TC11合金表面制备了氧化膜.用扫描电镜(SEM),X射线能谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD)对氧化膜微观结构、化学成分、厚度以及相组成进行了分析,采用HVS-1000维氏显微硬度计、MFT-4000划痕试验机、电化学测量系统完成氧化...     

激光重熔改性铝合金微弧氧化膜层的组织与性能

为了改善微弧氧化(MAO)膜层多孔疏松的组织和性能, 对其进行了激光重熔处理, 并制备了两种实验膜层: (1)选择双向电流脉冲和Na₂SiO₃-KOH体系的工作液, 在6082铝合金基体上制备平均厚度为18 μm的MAO膜层; (2)采用Nd:YAG激光器对上述MAO膜层进行激光重熔(LSM)处理, 获得MAO+LSM膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪、超显微硬度计和电化学分析仪分别检测上述两种膜层的微观形貌、相组成、表面硬度和耐蚀性能。结果表明: 激光重熔后的膜层由内往外分为致密层、中间层和重熔层, 组织致密、气孔率低的重熔层取代了MAO疏松层, MAO+LSM膜层中α-Al2O3相的比例得到提高, 硬度和耐蚀性能也进一步得到改善, 且保持了MAO膜层与基体的结合方式。