微弧氧化法制备镁基羟基磷灰石/碳纳米管复合生物涂层及其性能研究

 通过化学沉淀法制备了羟基磷灰石/碳纳米管纳米(HA/CNTs)复合粉体,并作为电解液的添加剂,采用微弧氧化方法(MAO)制备了镁合金表面MAO/HA/CNTs 复合活性涂层。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和电化学工作站,研究所制备的复合粉体的形貌和物相组成、复合粉体对微弧氧化涂层表面形貌和在模拟体液(SBF)中耐腐蚀性能和生物活性的影响。结果表明,所制备的HA/CNTs 复合粉体结晶良好,无其他杂质相;复合粉体在微弧氧化过程中沉积在样品表面,对微弧氧化涂层起到封孔作用。MAO/HA/CNTs 样品的腐蚀电位为-1.50 V,经过30 天的SBF 浸泡后,表面沉积了大量的亚微米级别的颗粒沉积物,相比于镁基体和MAO 样品具有更好的生物活性和耐腐蚀性。     

镁合金微弧氧化-涂装体系的研究

提出了一种镁合金/微弧氧化膜/有机涂层的镁合金防护体系.在以硅酸钠为主的复合溶液中,利用双向对称脉冲电压在阴、阳极镁合金表面同时微弧电沉积陶瓷膜.利用盐雾实验比较了以镁合金微弧氧化膜为基底并涂覆环氧底漆和聚胺脂丙烯酸面漆的试样与镁合金/微弧氧化膜/有机硅、镁合金/微弧氧化膜/溶胶凝胶涂装试样的耐蚀性,并利用盐雾实验与交流阻抗谱相结合跟踪对比分析了镁合金/有机涂层、镁合金/铬酸盐转化膜/有机涂层、镁合金/微弧氧化膜/有机涂层的屏蔽性能.结果表明:采用溶胶凝胶、有机硅和有机涂层对微弧氧化膜进行涂装的方法均可进一步提高镁合金的耐蚀性,其中镁合金/微弧氧化膜/有机涂层试样可承受480h以上的中性盐雾实验,且其介质屏蔽性能优于镁合金/有机涂层和传统的镁合金/铬酸盐转化膜/有机涂层防护体系.     

铝合金镁合金微弧氧化陶瓷层的形成机理及性能

利用扫描电镜(SEM)、盐雾腐蚀试验及对比磨损试验等分析手段研究了铝合金、镁合金微弧氧化陶瓷层的形成机理、镁合金微弧氧化陶瓷层耐蚀性及铝合金微弧氧化陶瓷层耐磨性。研究结果表明,镁合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性优于铬化处理,铝合金微弧氧化陶瓷层的耐磨性优于电镀硬铬涂层。     

铝合金表面纳米化--微弧氧化复合涂层摩擦行为

通过表面机械研磨处理在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,并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层的摩擦学行为。与微弧氧化涂层相比,纳米化-微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性。微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理,为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损。     

Mg-Nd-Zn-Zr镁合金表面超疏水SiO2薄膜的制备及其表征

以微弧氧化层(MAO)为预处理过渡层,正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为主要原料,采用sol-gel和浸渍-提拉相结合的方法在Mg-Nd-Zn-Zr(NZ30K)镁合金表面获得甲基(-CH3)疏水基团表面修饰的超疏水SiO2薄膜,实现了NZ30K镁合金表面的超疏水改性.同时研究了微弧氧化层的表面特征、sol-gel过程中TEOS/乙醇摩尔比(TEOS/EtOH)和MTES添加量(MTES/TEOS摩尔比)对所制备超疏水SiO2薄膜表面形貌和润湿特性的影响.结果表明:NZ30K镁合金经过微弧氧化处理后,表面呈现的微米-纳米尺度上多孔的粗糙结构,其表面体现为亲水性,但有利于提高超疏水SiO2薄膜与NZ30K基材的结合力;当TEOS/EtOH摩尔比为1/30,MTES/TEOS摩尔比为1/2时,SiO2薄膜表面的静态接触角达到151°,其表面具有超疏水特性;而进一步提高MTES/TEOS摩尔比至1时,其静态接触角有所提高,达到153°.红外光谱(FT-IR)表明NZ30K镁合金表面SiO2薄膜的超疏水特性是由于MTES的引入使得-CH3疏水官能团能够成功地嫁接到SiO2粒子的表面.     

电解液体系对镁合金微弧氧化涂层的影响

采用3种电解液体系对AZ91镁合金进行微弧氧化（MAO）处理。通过扫描电子显微镜和能量色散光谱观察涂层的表面形貌和元素组成,利用X射线衍射仪对涂层物相进行分析。同时,通过比较不同电解液体系微弧氧化涂层的粗糙度、润湿角和结合力来评估其特性,并利用极化曲线评价其耐蚀性能。此外,还使用模拟体液（SBF）浸泡实验来评估涂层的生物降解性能。结果显示：微弧氧化涂层具有良好的结合力;不同电解液体系处理得到的涂层在表面形貌和物相上存在差异,其中磷酸盐体系和硅酸盐体系具有较高粗糙度,而铝酸盐体系则具有较低粗糙度;此外,在各个系统中,磷酸盐体系呈现最小的润湿角值,而铝酸盐体系呈现最大值;这些差异导致了磷酸盐体系涂层耐蚀性最强,硅酸盐体系涂层次之,铝酸盐体系涂层耐蚀性最差;模拟体液浸泡21 d后的涂层表面产生了开裂,但耐蚀性得到了提高,这归因于浸泡过程中腐蚀产物和钙磷盐沉积物对于涂层的覆盖作用。     

铝合金微弧氧化/电泳复合涂层耐蚀减摩性能

为提升铸造铝合金(ZL109)材料的耐腐蚀及减摩性能,首先,采用微弧氧化技术在铝合金表面制备微弧氧化涂层;然后,将经过微弧氧化处理后的试样浸入由丙烯酸树脂与镀镍碳纳米管组成的电泳溶液中进行电泳沉积处理;最终,在ZL109表面制备了微弧氧化/电泳沉积复合涂层.利用SEM、EDS、划格试验等手段表征复合涂层形貌与结合特征,...     

镁合金表面超疏水性的构建及耐腐蚀性分析

为了改善传统镁合金表面较差的耐腐蚀性能,对镁合金表面依次进行硫酸刻蚀处理和电沉积处理,并采用扫描电子显微镜、接触角测量仪和电化学测试系统研究其表面形貌、疏水性和耐腐蚀性的变化.扫描电子显微镜的结果表明,硫酸刻蚀-电沉积法在镁合金表面构建了一种微米-纳米多级复合结构,降低了表面能.接触角测量结果表明,制备的镁合金表面水滴静态接触角可达160°,显示出优异的超疏水性和低黏附性.电化学测试结果表明,与未处理的镁合金表面相比,硫酸刻蚀-电沉积法制备的镁合金表面的腐蚀电位提高了95 mV,对应的腐蚀电流密度和腐蚀速率均降低了1～2个数量级,表面腐蚀程度明显降低,说明这种镁合金表面具有良好的耐腐蚀性能.     

镁合金-黄连素-生物复合涂层的研究

镁合金在可降解骨植入领域有着广泛的应用前景,但快速降解产生大量氢气引起感染等一系列生物学问题,在镁合金表面制备超声微弧氧化膜层,再用植酸/硅烷掺杂盐酸小檗碱制备复合生物涂层,改善镁合金的降解快的问题。植酸/硅烷作为对照组,不同盐酸小檗碱为实验组,利用SEM、能谱、接触角测量仪等手段研究载药涂层的结合强度、润湿性、耐腐蚀性、组成元素等涂层性能。当盐酸小檗碱浓度为4g/L时涂层平整致密,孔隙减少,润湿角最大为48. 4°,模拟体液浸泡后生成大量HA,制备的复合膜层综合性能最好。镁合金UMAO-植酸/硅烷-盐酸小檗碱-生物复合涂层的耐降解性能及耐蚀性能显著提高。     

镁合金-植酸-小檗碱生物复合涂层的研究①

目的为了提高微弧氧化技术防护膜层的降解速度和生物活性,在纯镁超声微弧氧化膜层表面制备植酸掺杂盐酸小檗碱的复合生物涂层。方法植酸作为对照组,不同盐酸小檗碱为实验组,利用SEM、能谱、接触角测量仪等手段研究不同盐酸小檗碱添加量对复合涂层的表面的形貌、接触角、成分的变化以及耐腐蚀性影响。结果 BH处理浓度越大,复合涂层表面孔洞数量越少,孔径越小。添加2 g/L盐酸小檗碱制备的复合膜层综合性能最好。结论纯镁超声微弧氧化植酸-2g/L盐酸小檗碱复合膜层的耐降解性能及耐蚀性能显著提高,效果最佳。     

生物医用ZTM630镁合金微弧氧化表面改性研究

为了进一步优化生物医用镁合金的耐蚀性能，满足临床使用要求，对新型生物医用高强韧ZTM630镁合金进行了微弧氧化表面改性处理。分别制备了氧化时间为2、5、8和15 min的微弧氧化试样，并对其组织结构和耐腐蚀性能进行了表征和分析。结果发现：随着氧化时间的延长，涂层厚度与表面粗糙度均呈现增高的趋势；当氧化时间为5 min时，试样表现出最强的耐蚀性。研究表明，微弧氧化时间的合理调控对于生物医用镁合金耐蚀性的提高具有重要的意义。     

生物医用ZTM630镁合金微弧氧化表面改性研究

为了进一步优化生物医用镁合金的耐蚀性能，满足临床使用要求，对新型生物医用高强韧ZTM630镁合金进行了微弧氧化表面改性处理。分别制备了氧化时间为2、5、8和15 min的微弧氧化试样，并对其组织结构和耐腐蚀性能进行了表征和分析。结果发现：随着氧化时间的延长，涂层厚度与表面粗糙度均呈现增高的趋势；当氧化时间为5 min时，试样表现出最强的耐蚀性。研究表明，微弧氧化时间的合理调控对于生物医用镁合金耐蚀性的提高具有重要的意义。     

硬脂酸改性处理TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的研究

在Ti₆Al₄V合金微弧氧化膜层上采用硬脂酸改性处理实现了陶瓷膜层的疏水化转变，显著提高了钛合金的耐蚀性能。利用接触角测试仪、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对膜层的润湿性、稳定性、微观结构和化学组成进行了分析，并通过动电位极化曲线和电化学阻抗分析了其腐蚀行为。结果表明，改性处理得到的疏水微弧氧化膜层试样能有效修复微弧氧化膜层缺陷，提高钛合金的耐蚀性能，说明硬脂酸改性处理与微弧氧化技术相结合有助于拓宽微弧氧化技术在钛合金上的应用。     

镁合金微弧氧化Y2O3-ZrO2-MgO膜制备及性能

在K2ZrF6-Y(NO3)3-NaAlO2电解液中采用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备了Y2O3-ZrO2-MgO复合膜层(Al-Zr-Y膜).运用电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和电化学分析与高温氧化等方法研究了Al-Zr-Y膜的组成与结构、耐腐蚀性及热稳定性.结果表明:Al-Zr-Y膜主要由Y2O3,ZrO2,MgO和Al2O3等物相组成,与Na2SiO3-(NaPO3)6电解液中的膜层(Si-P膜)相比,Al-Zr-Y膜的厚度较小,但膜层的致密性较好、表面粗糙度小;腐蚀电流密度较小、开路电位较正、极化阻抗较高;在5%NaCl溶液中的腐蚀速率低于Si-P膜,约为AZ91D镁合金的1%.Al-Zr-Y膜层比普通Si-P膜层具有更好的抗高温氧化性能和耐热冲击性能.     

镁合金表面微弧氧化防护处理的研究

采用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备防护膜层,利用SEM、XRD等手段研究不同添加剂对微弧氧化膜层形貌和相成分的影响,并对基体和膜层进行了耐蚀性比较。结果表明:在硅酸钠系电解液中制备的微弧氧化膜层主要由MgO、Mg2SiO_4、MgAl_2O_4及Mg组成。添加Na F所制备的膜层综合性能最好。膜层在3.5%NaCl溶液中腐蚀72h后,表面未出现明显的腐蚀坑,说明该膜层可以提高镁合金基体的耐蚀性能。     

AZ91D镁合金在不同电解液体系中的微弧氧化行为

在3种不同电解液体系中,对AZ91D镁合金表面分别进行微弧氧化处理而得到氧化物陶瓷膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其表面形貌和相组成进行分析,利用划痕仪测试氧化膜与镁合金基底的结合强度,并用电化学工作站分析氧化膜在模拟人体体液中的腐蚀性能.结果表明:在不同电解液体系中所获氧化膜的表面结构和组成不同;随着氧化时间的延长,微弧氧化涂层与基底的结合力先逐渐增加而后趋缓;微弧氧化处理可明显提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能.     

微弧氧化对7050铝合金腐蚀行为的影响

采用微弧氧化(MAO)技术在7050铝合金表面制备了陶瓷膜层,运用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)表征陶瓷膜微观结构,采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了微弧氧化膜对7050铝合金在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中腐蚀和应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响.结果表明:微弧氧化膜层由表面疏松层与内部致密层组成,表面疏松层主要由Al2O3组成,内部致密层由氧化铝与铝烧结而成.微弧氧化膜层可以有效抑制7050铝合金表面的腐蚀萌生及明显降低腐蚀速率,且使7050铝合金的应力腐蚀敏感性出现显著下降.     

Ag/石墨烯复合涂层的制备及抗菌性能

首先用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）; 其次用原位还原法将银氨溶液中的Ag纳米粒子通过还原剂葡萄糖和GO复合, 获得Ag/GO胶体; 最后在真空干燥条件下得到Ag/GO涂层, 并用真空阶梯热还原技术制备Ag/还原氧化石墨烯(rGO)涂层. 利用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 透射电子显微镜等方法对膜样品结构形貌进行表征, 并用润湿角测量仪和抑菌环方法分别检测样品的亲/疏水性和抗菌性能. 实验结果表明: 石墨烯基膜材料与基底结合较好, Ag纳米粒子在石墨烯片层间呈球形均匀分布, 粒径为20~50 nm; 纯GO和rGO膜表面未见菌落, 大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均未出现有效抑菌环; 复合Ag纳米粒子后, 涂层的抑菌效果得到显著提高; 与Ag/GO复合膜相比, Ag/rGO复合膜呈更强的抗菌活性, 即低温退火有助于提高石墨烯基复合涂层的抗菌性能.     

工作电压对微弧氧化6061铝合金耐腐蚀性能的影响

【目的】为提高铝合金的耐腐蚀性能,采用交流恒压微弧氧化方法在6061铝合金表面制备金属陶瓷涂层并研究了工作电压对涂层性能的影响。【方法】采用XRD分析、SEM微观组织形貌观察、交流阻抗(EIS)测试和涂层厚度分析等方法,测试工作电压对涂层生长、物相组成、耐腐蚀性能等的影响,分析其影响机理。【结果】6061铝合金微弧氧化涂层表面为疏松多孔的"火山口喷射"形貌,当工作电压小于450V时,涂层的厚度随着工作电压的增加而增大,火山口状放电孔数增加,涂层主要相为β?Al2O3和少量α?Al2O3;工作电压大于450V后,火山口状放电孔数减少而孔径增大,并且工作电压增大到500V时涂层开始出现微裂纹,耐腐蚀性先增强后减弱。【结论】工作电压为450V时制备的涂层,疏松层放电微孔电阻Rp和基体金属腐蚀反应的电荷转移电阻Rct分别为2.875×106Ω·cm2和7.575×106Ω·cm2,比制备的其他涂层具有更好的耐腐蚀性能。     

玻片表面硅烷/氧化石墨烯复合涂层的制备及其摩擦性能

使用硅烷偶联剂 3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(3-(dimethoxymethylsilyl)propylamine) 和不同氧化程度的氧化石墨烯(graphene oxide, GO)在玻片表面采用浸渍法制备了一种在水环境下具有较好润滑性能的氧化石墨烯涂层. 通过傅里叶变换红外光谱 (Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)仪、拉曼光谱(Raman spectra)分析法、水接触角(water contact angle, WCA)测试等方法研究了涂层的表面形貌及其特征. 研究结果表明, 所制备的硅烷/氧化石墨烯涂层表面均一, 没有明显的缺陷. 摩擦测试结果显示, 涂层能够有效提高耐磨性能, 不同氧化程度的氧化石墨烯对抗磨性能有着不同的影响, 氧化程度越高, 抗磨性能越好.