镁合金表面MgF_2/HA复合涂层的体外降解性能

为改善镁合金的耐蚀性和生物相容性,利用化学处理和电化学沉积法在镁合金AZ31表面制备MgF_2/HA复合涂层。采用Hank’s仿生溶液中浸泡和电化学阻抗(EIS)的方法,结合浸泡过程中涂层EIS谱和表面形貌成分的变化,研究MgF_2/HA涂层的体外降解行为。结果表明:在Hank’s仿生溶液浸泡过程中,涂层电化学阻抗谱的高频容抗弧明显减小,涂层电阻随浸泡时间而降低。浸泡至5 d时,出现感抗弧,涂层表面区域产生腐蚀孔核。浸泡至8 d时,镁合金基体发生点蚀,点蚀产生的腐蚀产物在孔中堆积形成胞状突起。浸泡至12 d时,Cl-渗透至镁合金基体,涂层表面形成MgCl_2结晶。浸泡过程中,表面涂层未发生脱落和明显的溶解,降解以溶液渗透至基体,然后发生局部点蚀为主。     

镁合金表面MgF_2膜的形成机理及制备工艺研究

基于镁合金耐蚀性差的缺点,利用化学热处理的工艺方法使镁合金表面形成一层致密的、与基体达到冶金结合的、自腐蚀电位为-1.096 V的MgF2耐腐蚀膜层,同时研究了工艺参数和合金元素对MgF2膜层的厚度、致密度及与基体的结合状态等的影响规律.结果表明:在560 ℃保温时,MgF2膜的厚度随着保温时间的延长,前3 h膜厚增加速度较快,3 h以后膜厚增加速度缓慢.     

镁合金表面锆钛硅烷复合膜层的制备及耐蚀性研究

目的 在镁合金表面制备耐蚀环保锆钛硅烷复合膜层,并研究其腐蚀性能。方法 将锆盐、钛盐转化技术与绿色有机硅烷技术进行复合联用,通过先浸入含有锆盐、钛盐、单宁酸的无机溶液,再浸入5%（体积分数）的双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物有机硅烷溶液,在镁合金AZ31表面制备出了耐蚀环保锆钛硅烷复合膜层,通过扫描电子显微镜和能谱仪观察分析了复合膜层的微观形貌以及元素组成,利用极化曲线和交流阻抗谱电化学测试手段评价了膜层的耐腐蚀性能。结果 经过不同锆钛硅烷复合处理后,镁合金表面形成一层均匀、平整且有干枯河床状纳米尺度微裂纹的锆钛硅烷复合膜,膜层普遍表现出良好的耐蚀性能。与空白镁合金试样相比,复合膜层试样出现最小腐蚀电流密度,为1.51 μA/cm2,腐蚀速度约为空白样的1/50,交流阻抗值最大提高约20倍,腐蚀电位出现的最大正移接近100 mV。结论 锆钛硅烷复合膜层对腐蚀性介质有显著的物理阻隔作用,显著抑制了镁溶解,阻滞了镁合金表面的电化学反应过程,降低了镁合金的腐蚀速度。     

Mg-Mn-Ce镁合金表面超疏水复合膜层的制备及耐腐蚀性能

采用微弧氧化技术和有机镀膜技术相结合的复合处理方法实现Mg-Mn-Ce镁合金表面改性,获得超疏水复合膜层,研究微弧氧化膜的表面特征、有机镀膜电化学反应过程、复合膜层的润湿特性和耐腐蚀性能。结果表明:镁合金经微弧氧化处理后由于微弧氧化膜表面呈微纳多孔结构,表现为超亲水特性,其蒸馏水的静态接触角接近0°;在微弧氧化膜上经有机镀膜后,其形成的有机薄膜的静态接触角高达173.3°,表现出优良的超疏水特性。镁合金经微弧氧化处理后具有良好的耐腐蚀性能,经有机镀膜超疏水复合处理后,耐腐蚀性能得到进一步提高。复合膜层在3.5%NaCl溶液中,与基体相比动电位极化腐蚀电流密度减小了3个数量级、而电化学阻抗提高了3个数量级,耐腐蚀性能明显改善。微弧氧化与有机镀膜相结合的复合处理使镁合金表面在实现超亲水-超疏水功能转换的同时显著提高镁合金的耐腐蚀性能。     

镁合金表面陶瓷/铜复合膜层的性能研究

镁合金具有比重小,比强度、比刚度高,阻尼系数小,电磁屏蔽性能及铸造性能优良等特点,然而其耐蚀性能差.结合微弧氧化和化学镀铜技术在镁合金表面制备了复合膜层,以提高其耐蚀性和装饰效果.用金相显微镜和扫描电子显微镜及极化曲线研究了膜层的性能.研究结果表明:复合膜层由基体、陶瓷层、铜层构成,其微观组织结合良好.复合膜层的腐蚀电位较镁合金基体提高了300mV以上.腐蚀电流降低至基体的8%.用热震法测其结合强度可重复10次以上.     

镁合金表面自清洁、耐高温复合膜层的制备与表征

目的 在镁合金表面制备自清洁、耐高温复合膜层,拓展镁合金在严酷环境中的应用。方法 采用化学转化-沸水封闭-硬脂酸修饰三步处理,在AZ31镁合金表面制备含有耐高温锆化合物组分的低黏附、超疏水复合膜层。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征膜层形貌。利用X射线光电子能谱仪(XPS)表征膜层成分。利用接触角测量仪(CA)和高速摄像机(HSC)表征膜层润湿性和黏附性。以粉笔灰为模拟污染物测试膜层在空气和油相中的自清洁性能。通过高温暴露试验和循环沸水浸泡试验测试膜层的耐高温性能。结果 复合膜层主要由锆/镁的(氢)氧化物及硬质酸盐组成,呈被部分填充的纳米纤维组成的微米网络结构。水在膜层表面的静态接触角为160.4°、滚动角为1°,符合“Cassie-Baxter”模型,膜层具有超疏水、低黏附特性;复合膜层具有优异的自清洁性能和耐高温性能。结论 成功制备了含有耐高温锆化合物组分的低黏附、超疏水复合膜层,该膜层具有自清洁、耐高温性能。     

医用AZ31镁合金表面复合膜层的制备及其性能表征

为改善医用AZ31镁合金的抗蚀性能,综合应用阳极氧化及化学转化工艺在其表面制备了复合膜层。通过扫描电镜观察了膜层形貌,X射线衍射分析了膜层成分,并利用电化学测试手段对膜层性能进行了表征。结果表明,阳极氧化工艺制备的膜层粗糙不平,主要组成为Mg(OH)2及Al2O3;经化学转化后,所得复合膜较为致密、平整,膜层中主要含元素N,O,P。动电位极化曲线分析表明,复合膜对AZ31镁合金具有显著的保护作用。EIS阻抗图谱拟合电路反映出制备的复合膜层具有4层结构,从侧面证明了阳极氧化膜与化学转化膜之间的化学结合作用。     

MB8镁合金表面超疏水复合膜层的制备与表征

利用微弧氧化技术在镁合金表面制备微米级粗糙结构,采用环氧树脂溶液和纳米二氧化硅分散液对该表面进行涂覆处理,得到二氧化硅纳米颗粒均匀分布的粗糙表面,再利用全氟硅烷改性,制备得到具有超疏水性的复合膜层。采用扫描电镜、X射线衍射仪、接触角测量仪、高速摄影系统评价膜层的形貌结构和润湿性。结果表明,微弧氧化层所具有的微米级结构和纳米二氧化硅颗粒组成的微/纳二元粗糙结构对疏水性的提高具有重要作用;复合膜层表面的接触角随二氧化硅分散液浓度的提高呈现先增加后减小趋势,并最终逐渐稳定在150o左右;在二氧化硅分散液浓度为10.0g/L时,复合表面的接触角最大,可达161o,在此条件下获取的复合表面对不同pH值的液滴均具有超疏水性。同时该表面对水滴呈现低黏附特性。     

镁合金表面磷化 / 溶胶凝胶复合膜的制备及其耐蚀性

目的结合磷化与溶胶凝胶工艺,在AZ91镁合金表面制备磷化/溶胶凝胶复合膜。方法先对镁合金进行磷化处理,再多道涂覆SiO2溶胶凝胶层,通过正交试验结合电化学分析方法,优化溶胶凝胶层涂覆工艺,并分析磷化/溶胶凝胶复合膜的表面微观形貌和耐蚀性。结果溶胶凝胶层的优化沉积工艺如下:TEOS,TEOH,H2O,HCl体积比为28∶20∶10∶0.35,凝胶温度30℃,凝胶时间5 min,涂覆6次。在优化条件下所制备的复合膜结合力好且光滑,有少许微裂纹,与镁合金基体和磷化膜样品相比,其腐蚀电流密度最小,电化学阻抗最大。结论磷化/溶胶凝胶复合膜提高了镁合金的耐蚀性。     

钛合金表面GO/HA/MAO复合膜层的制备及其性能

为了改善钛合金种植体在体液中的腐蚀及摩擦腐蚀行为,延长其在人体环境中的服役时间,在微弧氧化 (MAO)膜层上采用溶胶凝胶(Sol-gel)法于羟基磷灰石(HA)和氧化石墨烯(GO)的混合溶胶中浸渍提拉成膜,从而在 Ti6Al4V 合金表面成功地制备了 GO/ HA/ MAO 复合膜层。 结果表明,MAO 膜层表面的微孔及微球被 GO/ HA 薄膜有效的覆盖且较为致密;膜层的物相组成主要为金红石相及锐钛矿相的 TiO₂、HA、SiO₂ 和GO;根据电化学腐蚀和摩擦腐蚀结果分析知,GO/ HA/ MAO 复合膜层在模拟体液(SBF)中的耐蚀性及耐摩擦腐蚀性相比于 MAO 膜层和 Ti6Al4V 基体均得到了显著提高。     

AZ31镁合金表面聚多巴胺/羟基磷灰石复合膜层的耐蚀性研究

通过两步湿化学沉淀法,在AZ31镁合金表面制备了聚多巴胺/羟基磷灰石复合涂层。使用扫描电子显微镜 (SEM),原子力显微镜 (AFM),X射线光电子能谱 (XPS),X射线衍射仪 (XRD) 及傅里叶红外仪 (FT-IR) 等表征了样品的形貌及结构。结果表明,聚多巴胺膜层平滑致密,经聚多巴胺诱导沉积的羟基磷灰石膜为交错排列的片状羟基磷灰石垂直阵列。利用电化学极化曲线和阻抗谱表征了聚多巴胺/羟基磷灰石复合膜的耐蚀性能,结果显示复合膜使AZ31镁合金在SBF溶液中的耐腐蚀性能明显提高。     

铝合金表面微弧氧化Cr2O3复合膜层的制备及表征

在微弧氧化液中添加Cr2O3微粒对6063铝合金进行微弧氧化,研究了电解液中Cr2O3的浓度和各项工艺参数对复合膜层膜厚及表面形貌的影响,并用SEM,EDS等手段对复合膜层的微观形貌及组成进行了表征。结果表明:膜层厚度及Cr2O3的复合量均随着溶液中Cr2O3的含量、电流密度、微弧氧化时间的增加而增加,电解液的pH值对复合沉积量也有影响;复合膜层表面含有大量Cr2O3微粒,且Cr2O3微粒已沉积到了氧化膜内部。     

医用镁合金微弧氧化涂层制备及降解行为研究进展

近年来，镁合金作为“可降解医用金属材料”越来越受到研究人员的青睐。然而，镁合金的腐蚀降解较快导致的力学衰减显著、材料与骨愈合的适配性减弱是当前限制其临床应用的瓶颈性问题。微弧氧化作为一种有效的减缓镁合金降解速率措施，具有工艺简单、成膜效率高、膜层整体综合性能优异等优点，实现了降解速度可调控与改善生物相容性双重功能。本文主要从微弧氧化（MAO）涂层形成机制及膜层降解机理出发，综述了生物医用镁合金微弧氧化涂层研究进展；详细阐述了微弧氧化涂层镁合金的膜层形成/破裂机制；系统地归纳了微弧氧化工艺参数和涂层降解性能、生物相容性的本质联系；揭示了自封孔型氧化膜的生长机制、封孔物质的沉积过程及其保留在微孔内的原因；概述了复合表面处理技术的膜层物相特征及仿生溶液环境下降解行为规律。最后，展望了医用镁合金微弧氧化涂层的未来发展方向。     

氢化锆表面多元复合膜层制备和研究

采用尿素高温分解产生的氧化性气氛在氢化锆表面制备多元复合膜层。利用XRD、SEM、EDS、XPS、AES等分析测试手段对氢化锆表面膜层的相结构、截面形貌、元素成分及价态进行性能表征。物相分析结果表明膜层主要有氧化锆相和Zr N相,且氧化锆相由单斜相(m-ZrO_2)和四方相(t-ZrO_2)组成。扫描电镜形貌分析表明原位生长氧化物膜层致密,膜层与氢化锆基体结合紧密。俄歇电子能谱结果表明膜层由C、N、O、Zr元素组成,并具有明显的分层现象,膜层由外向内分为富(C/N)层及富O层,随膜层表面溅射时间增加,O、Zr元素相对含量明显增加,C、N元素相对含量明显降低。X射线光电子能谱分析表明多元复合膜层存在Zr-O、Zr-C、Zr-N-O、Zr-N、O-H等键。     

镁合金表面微弧氧化/自组装复合膜的耐蚀性能

目的 提高镁合金基体的耐蚀性能.方法 采用微弧氧化工艺对镁合金进行预处理,再通过自组装技术处理,在镁合金表面制备微弧氧化/十六烷基三甲氧基硅烷自组装复合膜层.通过SEM、EDS对复合膜的微观组织结构进行分析,并通过XPS、拉曼光谱分析了复合膜的表面成分,利用电化学阻抗谱、极化曲线、盐雾实验和浸泡实验检测了复合膜层的耐腐...     

AZ31B镁合金表面微弧电泳复合膜层微观结构及耐蚀性表征

采用微弧氧化技术在AZ31B镁合金表面制备陶瓷层,利用其表面多孔结构借助电泳技术沉积有机膜层,对比研究陶瓷层和复合膜层表面粗糙度、表面及截面形貌、电化学性能及划伤腐蚀特性。结果表明:陶瓷层表面放电微孔被电泳层完全填充并形成均匀膜层,复合膜层表面粗糙度明显降低;微弧电泳复合膜层腐蚀电流密度与陶瓷层和基体相比分别降低2个和4个数量级,极化电阻分别增大2个和4个数量级,腐蚀倾向降低;微弧电泳复合膜层电化学阻值与陶瓷层相比增加4个数量级,同时电容值降低4个数量级,耐蚀性显著提高;由于陶瓷层与电泳层的机械嵌合作用,复合膜层划伤腐蚀过程表现为基体腐蚀及陶瓷层与基体界面的破坏,复合膜层界面处结合完好。     

镁合金表面氟转化层降解过程的电化学阻抗谱

为改善镁合金的生物降解性能,在镁合金AZ31表面制备氟转化层,研究氟转化层的电化学阻抗谱(EIS)在Hank’s仿生溶液中随浸泡时间的变化,并结合浸泡过程中氟转化层表面形貌和成分的变化,探讨氟转化层的形成机理及在仿生溶液中的降解行为。结果表明:氟处理后镁合金表面生成Mg F2转化膜,反应过程中氢气的产生在膜层表面生成不贯穿膜层的孔隙;在Hank’s仿生溶液浸泡过程中,氟转化层电阻随浸泡时间的延长而降低,氟化镁层缓慢溶解并生成氢氧化镁。同时,溶液中的Ca2+、HPO42-和PO43-等离子沉积在表面;由于氟转化层表面存在微孔,浸泡15 min时,小孔腐蚀过程已经开始;浸泡至7 d时,孔核表面区域的膜层溶解穿透,进入腐蚀孔的发展阶段;浸泡至15 d时,发生明显点蚀;氟转化层微孔处溶解速度较大,导致Cl-渗透至基体,镁合金发生点蚀,点蚀产生的腐蚀产物在孔中堆积形成胞状突起。     

铜锌合金表面CeO2颗粒掺杂微弧氧化复合膜层的制备及性能分析

目的 提高铜锌合金的耐蚀性,对黄铜表面进行颗粒掺杂微弧氧化(MAO),研究纳米颗粒CeO2对复合膜层性能的影响。方法 以Na2SiO3.9H2O、NaOH的混合溶液作为电解液,对铜锌合金进行微弧氧化,以膜层厚度和自腐蚀电流密度为评价指标,对氧化时间、正向电压、反向电压、占空比进行正交试验和极差分析,得到最佳微弧氧化电参数。将CeO2添加到混合电解液中,以制备颗粒掺杂微弧氧化复合膜层。通过SEM、EDS、XRD、动电位极化曲线和电化学交流阻抗测试等手段,研究CeO2纳米颗粒对膜层表面、横截面的微观形貌和成分组成及膜层表面的物相结构和耐蚀性能的影响。结果 以自腐蚀电流密度为主要评价指标,兼顾膜层厚度,通过正交试验和极差分析,得到了铜锌合金微弧氧化最佳电参数组合,氧化时间为80 min,占空比为20%,正向电压为550 V,反向电压为5 V。未添加CeO2的黄铜试件,微弧氧化膜层表面存在粗糙多孔的结构;掺杂纳米颗粒CeO2后,复合膜层表面变得更为平整,表面粗糙度Ra值从3.883 μm降至3.331 μm,孔隙率也由颗粒掺杂前的35.11%降至32.98%。随着CeO2颗粒的掺杂,膜层表面的C、O、Si、Ce元素增加,Cu、Zn元素下降,膜层表面的物相主要由CuO、ZnO、CeO2和SiO2组成。纳米颗粒CeO2掺杂前后,膜层均与黄铜基体结合紧密,无明显裂缝。沿着膜层表面向基体方向,Cu和Zn元素含量短暂上升后保持平稳,而O和Si元素含量变化情况为先增加、后减小至消失。颗粒掺杂前,MAO膜层的自腐蚀电流密度Jcorr为8.095×10^–4 A/cm²,掺杂纳米颗粒CeO2后,Jcorr为7.402×10^–5 A/cm²。两者与黄铜基体的Jcorr(1.236×10^–2 A/cm²)相比,分别下降了2、3个数量级。结论 对铜锌合金进行微弧氧化可以在合金表面制得多孔且有良好耐蚀性的陶瓷膜层。纳米颗粒CeO2的掺杂,能够有效改善铜锌合金微弧氧化膜层的多孔结构,降低孔隙率,阻碍外界腐蚀离子的侵入,增强膜层的耐腐蚀性能。     

镁合金表面微弧氧化-溶胶凝胶复合膜层的结构及其耐蚀性

采用微弧氧化和溶胶凝胶技术在镁合金表面制备复合涂层,该涂层过渡层为微弧氧化膜层,外层为SiO2溶胶凝胶层。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析技术对复合涂层成分、组织结构以及微观形貌进行了表征,并采用电化学测试方法综合分析了该复合涂层的耐蚀性能。研究表明,该复合涂层与基体结合较好,具有良好的高温稳定性,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中腐蚀电位明显正移,腐蚀电流密度显著降低,表现出良好的耐蚀性。     

微弧氧化制备CoO/Al_2O_3复合膜层及催化性能

采用电解液修饰法,利用微弧氧化技术直接在铝基体上制备CoO/Al2O3微弧氧化复合膜层,采用SEM和XRD观察并分析复合膜层表面、截面形貌和相组成,探讨了复合膜层形成机制及对甲基橙溶液催化降解作用。结果表明,微弧氧化复合膜层主要由Al2O3相和CoO相组成,且CoO沉积在Al2O3陶瓷层表面或者孔洞内;碱性电解液中添加Co(CH3COO)2生成Co(OH)2胶体,从而在热化学作用下分解为CoO,是形成CoO/Al2O3复合膜层的主要原因;室温常压下复合膜层催化10 h可使甲基橙溶液降解率达到96.4%。