镁合金表面氟化镁钠膜形成机制及其生物腐蚀性能

采用浸泡法在Mg-Nd-Zn-Zr镁合金表面制备氟化镁钠膜,采用点滴法、电化学法和浸泡法评定镁合金基体和氟化镁钠膜的耐蚀性,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析氟化镁钠膜试样腐蚀前后的形貌及成分。结果表明,提高转化处理温度可显著减小氟化镁钠颗粒尺寸,而转化处理时间对颗粒尺寸影响较小;氟化镁钠颗粒通过二维形核后的台阶生长机制和螺旋生长机制长大;氟化镁钠膜可显著降低Mg-Nd-Zn-Zr镁合金在模拟体液中的平均析氢速率,在模拟体液中,氟化镁钠膜逐渐转变为氟化物和磷酸盐混合膜层,新膜层继续起到保护镁合金基体的作用。     

热声耦合法制备氟化镁钠膜及其生物腐蚀性能

采用热声耦合法在Mg-Gd-Zn-Zr镁合金表面制备氟化镁钠膜,用点滴法、电化学法和析氢腐蚀法评定其耐蚀性,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析氟化镁钠膜表面形貌及成分。结果表明,热声耦合法制备的氟化镁钠颗粒尺寸细小;氟化镁钠膜的变色时间随工艺时间延长而增大;氟化镁钠膜显著提高镁合金在模拟体液(SBF)中的容抗弧半径和阻抗值,降低其腐蚀电流密度和析氢速率;氟化镁钠膜具有促进钙磷沉积作用,其降解形成的新氟化物+磷酸盐膜具有进一步保护镁合金基体的作用。     

铸造镁合金Mg-Nd-Zn-Zr的生物腐蚀性能

对铸态(F)Mg-3.08Nd-0.27Zn-0.43Zr(质量分数,%)镁合金进行了固溶处理(T4)及固溶+人工时效(T6)。采用光学显微镜研究了F、T4、T6状态下Mg-3.08Nd-0.27Zn-0.43Zr合金的显微组织,采用析氢和失重实验测试合金在模拟体液中的生物腐蚀性能,并且利用扫描电子显微镜观察了腐蚀后合金的表面腐蚀形貌,采用电化学法测试了合金在模拟体液中的循环极化曲线。结果表明:固溶处理及固溶+人工时效处理均有助于提高合金在模拟体液中的生物腐蚀性能,且Mg-3.08Nd-0.27Zn-0.43Zr合金在模拟体液中的腐蚀方式为均匀腐蚀。     

可降解血管支架用Mg-2Y-xZn-0.4Zr合金腐蚀性能的研究

为了提高镁合金耐腐蚀性能,制备了血管支架用Mg-2Y-xZn-0.4Zr(x=0,1,2,4质量分数%)合金,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、失重等方法研究了四种合金在模拟人体体液(SBF溶液)中的腐蚀性能。结果表明,Zn元素的加入使得合金晶粒细化,1%的Zn元素加入后合金出现Mg_3YZn_6相,当Zn含量提高到2%时出现Mg_3Y_2Zn_3相,合金耐腐蚀性能先提高后降低。Mg-2Y-1Zn-0.4Zr合金展现出最佳的耐腐蚀性能。     

植酸转换膜对AZ31镁合金电化学腐蚀性能的影响

镁合金的耐腐蚀性能不理想,从而严重阻碍了镁合金大规模的商业应用。在商用AZ31镁合金表面制备了植酸转换膜,采用扫描电镜、能谱仪、电化学工作站等进行了合金电化学腐蚀性能的检测。结果表明,表面制备的植酸转换膜显著改善了商用AZ31镁合金的电化学腐蚀性能;与未经表面处理的商用AZ31镁合金相比,制备了植酸转换膜的AZ31镁合金在20℃电解液中的开路电位和腐蚀电位分别正移185 m V、238 m V;在质量分数为5%的KOH电解液中的开路电位和腐蚀电位分别正移221 m V、218 m V。     

挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金的力学行为及腐蚀性能研究

研究了挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2镁合金的位伸行为和压缩行为,探讨了合金在不同PH值的SBF模拟体液中的电化学极化曲线和阻抗谱,以评定合金的腐蚀性能,为镁合金植入材料的制备提供依据。结果表明：挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金表现出准解理断裂的特征,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为279 MPa、251 MPa和11%,抗压强度为330 MPa。腐蚀介质的PH值对合金的腐蚀性能有显著影响。随着腐蚀介质PH值升高,阻抗谱弧半径大幅度增大,合金的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,合金的腐蚀速率明显下降。在阻抗谱的低频端出现了一个时间常数。PH值为7.2和10的SBF溶液中的瞬时腐蚀速率分别为4.1 mm/a和0.2 mm/a。     

固溶处理对Mg-3Gd-1Zn合金在模拟体液中腐蚀性能的影响

目的探究固溶处理对Mg-3Gd-1Zn生物镁合金腐蚀性能的影响规律。方法对Mg-3Gd-1Zn镁合金进行不同温度的固溶处理,随后进行时效处理。采用扫描电镜(SEM)对合金的显微组织进行观察,利用失重法和析氢法测试合金在模拟体液(SBF)中的腐蚀性能,利用极化曲线和交流阻抗谱对合金的电化学行为进行评估。结果由失重法计算结果可知,T6-460、T6-510、T6-520和T6-530合金在SBF中浸泡120h后的腐蚀速率分别为2.48、1.19、0.86、1.17 mm/a,即随着固溶温度的增加,合金的腐蚀速率顺序为:T6-460T6-510T6-530T6-520。析氢测试结果表明,随着浸泡时间的增加,T6-460与T6-510合金的腐蚀速率升高,而T6-520与T6-530合金的腐蚀速率变化较小,浸泡120 h后的析氢分析结果与失重法计算结果趋势一致。电化学测试表明,T6-460、T6-510、T6-520和T6-530合金的电流密度分别为8.01×10~(-5)、3.85×10~(-5)、3.30×10~(-5)、3.90×10~(-5)A/cm~2。随着固溶温度的增加,合金的容抗弧半径先增加后减小。合金在腐蚀过程中发生了点蚀。结论四种测试方法均表明T6-520镁合金表现出最佳的耐蚀性。     

NiTi合金激光熔凝处理及其生物腐蚀性能研究

目的 通过对NiTi合金表面进行激光熔凝处理,从而提高NiTi合金的耐腐蚀性能。方法 利用紫外激光器对NiTi合金进行表面熔凝处理,借助扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)和X射线衍射仪(XRD)等技术手段,研究了激光熔凝处理前后NiTi合金的表面显微组织、成分和相结构。测试了激光熔凝处理前后NiTi合金表面与模拟体液(SBF)的接触角、熔凝层的显微硬度等表面性能。通过全浸腐蚀试验和电化学测试,研究了熔凝层在SBF溶液中的生物腐蚀性能,并分析了腐蚀机理。结果 NiTi合金经过激光熔凝处理后,在合金的表层形成了厚度为90~150 μm的熔凝层,熔凝层主要由TiO2、β相以及少量的TiO相组成。合金表面的平均显微硬度提高了153~279HV,合金的表面接触角增大,由亲水性转为疏水性。相较于未处理的样品,熔凝处理后的样品在SBF溶液中的腐蚀电位分别正移了435 mV和413 mV,腐蚀电流密度分别下降了83%、62%左右。熔凝处理后的样品在SBF溶液浸泡168 h后,SBF溶液中的Ni²⁺浓度下降了约1/3。结论 以适当的激光加工参数对NiTi合金进行激光熔凝处理,可在NiTi合金表面形成致密的氧化膜,这层氧化膜和熔凝层可以有效地抑制NiTi合金在SBF溶液中的点腐蚀行为。     

Ti_3Al及其渗铝涂层的热腐蚀性能

采用电化学方法并结合各种物相分析技术研究了Ti_3Al金属间化合物在熔融(Na,K)_2SO_4-NaCl中的热腐蚀行为及渗铝涂层对其耐蚀性能的影响。结果表明,Ti_3Al耐热腐蚀性能较差。形成了外层为TiO_2,中间层为富铝的TiO_2-Al_2O_3复合层,内层为富铌的Nb_2O_5-TiO_2-Al_2O_3层的三层结构。渗铝涂层能在合金表面形成Al_2O_3氧化膜而明显改善Ti_3Al的耐蚀性能。     

4种铸造镁合金在SBF溶液中的腐蚀行为研究

比较了ZK60、AM60、AZ31和AZ91D等4种铸造镁合金在SBF模拟体液中浸泡72 h的腐蚀性能。利用SEM观察了镁合金腐蚀后的显微形貌,根据失重法计算了镁合金的腐蚀速率,采用极化曲线和电化学阻抗方法进一步评价了镁合金的耐蚀性。研究表明,AZ91D合金腐蚀速率最低,并且呈均匀腐蚀。AZ31合金耐蚀性最差,且点蚀严重,AM60和ZK60合金的耐蚀性相近。     

Ca-P涂层在镁合金表面的形成特征

用化学方法在AZ91镁合金表面沉积二水磷酸氢钙涂层以提高镁合金在模拟体液中的生物降解能力。运用扫描电镜、X射线衍射对该涂层在模拟体液中浸泡前、后的显微组织进行分析。结果表明,在预钙化过程中形成的二水磷酸氢钙涂层呈现出两种不同的形貌。预钙化过程中钙化溶液的滴定速度强烈地影响预钙化涂层的形貌。随着钙化涂层在模拟体液中浸泡时间的延长,二水磷酸氢钙的衍射峰逐渐消失,羟基磷灰石在基底表面析出,表明二水磷酸氢钙在浸泡过程中发生溶解。详细讨论了二水磷酸氢钙涂层的结构以及羟基磷灰石涂层的形成机制。     

低温熔盐中电沉积制备La-Mg-Ni三元合金膜及其性能研究

采用恒电位法在乙酰胺-尿素-NaBr-KBr熔体中电沉积出La-Mg-Ni三元合金膜。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了沉积层的表面形貌和结构,用Tafel极化曲线和交流阻抗(EIS)方法研究了合金薄膜的电化学性能。结果表明,随着阴极电位负移的增大,表面更平整,储氢性能更好。当沉积电位为-1.0V时,沉积层表面的表观活化自由能最小(△G≠=22.35kJ.mol-1),说明具有很高的析氢活性。在EIS中的吸附程度Q为7.98μF.cm-2,表明具有很高的储氢能力。     

挤压对Mg-Mn-Zn合金力学性能和腐蚀行为的影响

研究了铸态和挤压态Mg-Mn-Zn合金的微观组织、力学性能和在模拟人体体液中的腐蚀行为。结果表明:铸态Mg-Mn-Zn合金的平均晶粒尺寸为300μm;而挤压后Mg-Mn-Zn合金的平均晶粒尺寸降低为9μm。挤压态与铸态Mg-Mn-Zn合金相比,抗拉强度由174.5MPa提高到280.2MPa,屈服强度由43.6MPa提高到246.5MPa,伸长率达到21.6%。铸态Mg-Mn-Zn合金断口呈脆性断裂,挤压态合金为韧性断裂。挤压态Mg-Mn-Zn合金的耐蚀性能也明显高于铸态Mg-Mn-Zn合金。     

成膜时间对AZ31B镁合金镨盐转化膜形貌和耐蚀性的影响

目的 探究新型稀土盐镨盐转化膜的腐蚀防护特性。方法 采用化学转化法,在镁合金基体进行表面改性,制备出一层致密镨盐转化膜。试验重点探讨不同成膜时间制备转化膜的表面性能,在模拟海水(3.5%NaCl溶液)条件下,通过电化学测试(Tafel极化曲线和电化学阻抗谱)、浸泡试验、点滴试验分别评价膜层的耐腐蚀特征,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线能谱分析(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对微观形貌、结构成分进行测试分析,通过显微硬度计和摩擦磨损试验机,从力学角度分析膜层的耐磨性和表面硬度。结果 进行对比试验后发现,成膜时间过短或过长都不利于膜层的形成。Tafel曲线显示,成膜时间为30 min时,自腐蚀电流密度为1.740×10^-9 A/cm²,相比裸镁试样下降了4个数量级;自腐蚀电位为-0.681 V,相比裸镁试样正移了900 mV;电化学交流阻抗谱显示,成膜30 min时,膜层的容抗弧曲率半径最大,EIS拟合后电荷转移电阻也最大,为45 650 Ω·cm²。浸泡试验和点滴试验结果表明,成...     

脉冲频率对镁合金微弧氧化膜层在仿生液中耐蚀性的影响

研究了微弧氧化过程中不同电源脉冲频率下制备的膜层在仿生液中的电化学腐蚀行为。对膜层及腐蚀产物的微观组织,孔隙率,腐蚀形貌及相组成进行了分析。采用动电位极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱(EIS)法对膜层的耐腐蚀性能进行评价。结果表明,脉冲频率对AZ31镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性有重要影响,随着频率的增加,腐蚀电流密度减小,而电化学阻抗增大。因此在本研究范围内,频率3000 Hz下制备的微弧氧化膜层具有最强的耐腐蚀性能。     

Formation Mechanism of Nanoparticles in Fe–Cr–Al ODS Alloy Fabricated by Direct Oxidation Method

This study presents the fabrication of 14CrFe-Cr-Al oxide dispersion strengthened(ODS) alloy by a direct oxidation process.In order to explain how oxide nanoparticles are formed in the consolidation process,the powders after oxidation are subjected to vacuum thermal treatment at high temperatures.Differential scanning calorimeter,X-ray photoelectron spectroscopy,scanning electron microscopy and transmission electron microscopy techniques are used to detect the generation,evolution of oxides on both the surface and interior of the powder,as well as the type of oxide nanoparticles in the fabricated ODS alloy.It is found that an iron oxide layer is formed on the surface of the powder during low temperature oxidation.And the iron oxide layer would be decomposed after thermal treatment at high temperature.In the consolidation process,the oxygen required by the reaction of alumina and yttrium oxide to produce nano scale Y-Al-O particles mainly derives from the decomposition of iron oxide layer at elevated temperature and the inward diffusion of oxygen.Using the direct oxidation process,YAlO_3 nanoparticles are dispersed in the grains and at the grain boundaries of Fe-Cr-Al ODS alloy.     

挤压态Mg-2Sn-1Al-1Zn合金在模拟体液中的电化学腐蚀行为

通过对挤压态Mg-2Sn-1Al-1Zn合金进行电化学测量(稳定开路电位、极化曲线、阻抗)以及浸泡在模拟人体体液(SBF)不同时间后的阻抗测试,研究其在模拟体液中的电化学腐蚀行为。结果表明:挤压态Mg-2Sn-1Al-1Zn合金的稳态开路电位值(OCP)约为-1.57 VSCE,极化腐蚀速率(Vi)为8.98 mm/a,阻抗(Rp)为1011.21Ω·cm^2。浸泡在模拟体液中不同时间的阻抗结果表明,阻抗呈先增大后减小的趋势,浸泡2 h后,峰值阻抗为2151.62Ω·cm^2,这与浸泡后合金表面出现致密的腐蚀产物层有关。     

铝合金阳极氧化方法及成膜机理的研究进展

对铝合金阳极氧化的发展现状及趋势进行了总结和展望。首先,介绍了阳极氧化工艺的类型,并着重阐述了最常用的酸性阳极氧化以及碱性阳极氧化的特点。随后,概括了阳极氧化膜生长机理的研究进展,包括氧化膜的生长过程及提出的相关理论。此外,对碱性阳极氧化的研究现状进行了归纳,并简要介绍了其与酸性阳极氧化在氧化膜结构特点及生长机理方面的异同。最后,针对当前阳极氧化技术存在的问题和面临的挑战,对其未来的发展趋势做了展望,并指出了阳极氧化技术的发展方向。     

Corrosion behavior of porous magnesium coated by plasma electrolytic oxidation in simulated body fluid

Porous magnesium has a great potential to be used as degradable bone scaffolds. In this study, porous magnesium with 35% percolating porosity has been successfully fabricated through powder metallurgy route utilizing space holders. The intrinsic mechanical properties of the porous magnesium were measured by nanoindentation testing and analyzed with the Oliver–Pharr method. Afterward, a ceramic coating on the surface of the porous magnesium was performed by plasma electrolytic oxidation (PEO) treatment in a silicate‐based solution. The morphology and composition results of the PEO coatings indicated that it is possible to apply a homogenous and adhesive ceramic coating layer on all free surface of the porous magnesium through PEO method. The protective performance of the PEO coatings was evaluated using by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy tests in simulated body fluid. The results revealed the PEO coating significantly improves biocorrosion resistance of the porous magnesium. Therefore, it can be used as an effective method to control the degradation rate of porous magnesium implants in the human body.