钛合金表面微弧氧化层生物活性改善

为了提高Ti2448钛合金表面的生物活性,通过在含钙磷溶液中进行微弧氧化和后续浓碱处理在其表面制备了多孔二氧化钛层.采用SEM、EDS、XPS和XRD分析了氧化层的组织性能.发现随着氧化时间的增加,钙磷含量增加,但生物活性改善不显著.经浓碱处理,氧化层表面产生了含大量羟基的微孔钛酸钠结构层（孔径约100nm）,P元素溶解.表层的羟基促进了体液中羟基磷灰石的形核,高含量的钙离子加速了羟基磷灰石的生长.经过20min氧化及碱处理样品（T20A）在模拟体液中浸泡7d即产生了类骨羟基磷灰石层,体现出良好的生物活性.     

添加K2ZrF6对钛合金微弧氧化膜层组织结构的影响

采用交流电源对TA15合金进行微弧氧化处理,研究了在NaAlO2-Na3PO4溶液体系中添加K2ZrF6对膜层组织结构的影响.利用XRD、SEM和EDS等手段分析了膜层的相组成及表面形貌,探讨了添加剂K2ZrF6对成膜速率、膜层结构的影响,借助热震实验研究了陶瓷膜与基体的结合力,并利用热阻隔性能测试评价了不同溶液中所形成膜层的热阻隔效果.加入K2ZrF6后,微弧氧化的成膜速率增加.SEM结果表明:K2ZrF6使膜层表面粗糙度降低,膜层内部缺陷减少.EDS线扫描分析表明:添加K2ZrF6后氧化膜层中出现大量锆元素,且其含量随距膜/基界面距离的增加而增加.XRD结果显示,未添加K2ZrF6溶液制得的膜层主要由Al2TiO5和Rutile-TiO2相组成;而添加K2ZrF6后,膜层中生成了隔热性良好的ZrO2相.热物性相关测试显示:经K2ZrF6调制后的膜层抗热震性能降低,但具有更加优良的热阻隔性能.     

脉冲占空比对钛合金微弧氧化膜的影响

为了研究脉冲占空比的变化对钛合金微弧氧化的影响,在15%~70%间的不同占空比下对钛合金进行微弧氧化处理,分析了微弧氧化膜的表面形貌、厚度、孔隙率、表面粗糙度及相组成随脉冲占空比的变化情况。结果表明:随着脉冲占空比的增加,膜层的厚度、表面孔径、表面孔隙率、粗糙度均呈增大趋势;膜层中的金红石型二氧化钛随占空比的增加而增多,锐钛矿型二氧化钛则减少。     

生物医学钛合金微弧氧化涂层的表面特征

通过在含有钙盐、磷盐的的电解液中对Ti-6Al-4V合金进行微弧氧化处理,在钛合金表面制备了含钙、磷元素的陶瓷层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪分析了涂层的形貌、相及元素组成。结果表明,Ti-6Al-4V合金表面的微弧氧化涂层是一种含钙磷元素、多孔、与基体结合牢固、具有陶瓷特性的混合物,其主要组成相为二氧化钛。经过六偏磷酸钠-乙酸钙工艺处理后的试样涂层中含有α-Ca(PO3)2、CaTiO3相。从物相的组成考虑,经过六偏磷酸钠-乙酸钙工艺处理后的涂层的生物活性更好。     

生物医学钛合金微弧氧化涂层的表面特征

通过在含有钙盐、磷盐的的电解液中对Ti-6Al-4V合金进行微弧氧化处理,在钛合金表面制备了含钙、磷元素的陶瓷层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪分析了涂层的形貌、相及元素组成.结果表明,Ti-6Al-4V合金表面的微弧氧化涂层是一种含钙磷元素、多孔、与基体结合牢固、具有陶瓷特性的混合物,其主要组成相为二氧化钛.经过六偏磷酸钠-乙酸钙工艺处理后的试样涂层中含有α-Ca(PO3)2、CaTiO3相.从物相的组成考虑,经过六偏磷酸钠-乙酸钙工艺处理后的涂层的生物活性更好.     

钛合金微弧氧化电解液及添加剂的研究进展

根据实验研究,介绍了不同电解液体系及其温度对钛合金微弧氧化膜层微观组织结构和性能的影响。分析了不同类型添加剂对膜层性能的作用,提出采用新的复合电解液体系及合理选择纳米、微米级颗粒添加剂是今后钛合金微弧氧化电解液的发展方向。     

处理电压对钛合金微弧氧化膜相结构的影响

在Na₂CO₃ Na₂SiO₃溶液中, 采用正负不对称的专用交流高压电源制备了钛合金微弧氧化膜. 利用X射线衍射研究了处理参数(阴、 阳极峰值电压, 处理时间等)对微弧氧化膜相结构的影响. 实验结果表明, 氧化膜主要由金红石和锐钛矿的TiO₂及少量不饱和氧化的Ti₆O₁₁(TiO_1.83)相组成, 它们在氧化膜中各自所占的比例受处理时间和阴、 阳极峰值电压的影响较大. 当阴、 阳极峰值电压分别控制在45 V和320 V, 处理时间为30 min时, 氧化膜中金红石TiO₂的含量最高, 达到80%.     

铝合金微弧氧化陶瓷层的耐磨性

应用微弧氧化这一高新表面改性技术在LY12铝合金表面形成陶瓷膜层，并对其在常温下的耐磨性能进行了对比测试与分析。实验结果表明，微弧氧化陶瓷膜层的表面磨损外观比较均匀，磨损痕迹也比较轻微，其表而硬度达到2500HV，是基体的10倍以上。由此可见，微弧氧化技术大大改善了铝合金表面耐磨特性和硬度。     

处理频率对TC4钛合金微弧氧化膜特性的影响

利用自制多功能微弧氧化膜的制备系统对TC4钛合金进行表面处理, 通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究脉冲频率(f)对氧化膜生长特性、 表面形貌和相组成的影响. 结果表明, 当f≤2 000 Hz时, 成膜速率随f增加迅速减小; 当2 000 Hz＜f＜4 000 Hz时, 成膜速率随f增加而减小的趋势变缓; 当f≥4 000 Hz时, 成膜速率不随f发生变化. 该氧化膜表面多孔, 随f的增加, 膜表面微孔尺寸逐渐减少, 微孔密度逐渐增加. 膜层主要由锐钛矿和金红石相TiO2及少量不饱和氧化物TiO2-x（0.02＜x＜0.07）相组成, 其中锐钛矿和金红石相TiO₂的相对含量随f的变化不明显, 而TiO_2-x的相对含量当f≤2 000 Hz时较高, 当f＞2 000 Hz时, TiO_2-x的相含量明显减少.      

镁合金微弧氧化膜层结构

在硅酸盐碱性溶液中,采用恒电流控制模式,在电流密度为20A／dm^2时,以镁舍金AZ91为基体制备微孤氧化薄膜。利用X射线衍射分析手段对制得的微孤氧化膜层进行相结构分析,通过扫描电子显微镜对氧化膜层的表面、横截面及断口等进行研究,还探讨了表面疏松层和致密层的形成机制。研究结果表明：制得的镁舍金微孤氧化膜由MgO,MgSiO3和MgAl2O4等相组成;微孤氧化膜层由表面疏松层和致密层构成;镁合金微孤氧化形成的表面疏松层为多孔结构,这种孔呈网络结构分布;而形成的致密层结构非常致密,没有发现孔洞,而且它和基体的结合非常紧密;表面疏松层和致密层是经过“成膜→击穿→溶化→凝固→烧结……”等一系列循环过程形成的。     

脉冲频率对钛合金微弧氧化膜/环氧树脂结合强度的影响

采用微弧氧化法在钛合金表面制备了氧化物陶瓷膜，研究了脉冲频率对膜层组织形貌及膜层／环氧树脂结合强度的影响。用剪切法测试氧化膜与环氧树脂之间的结合强度，通过SEM等研究了陶瓷膜剪切前后表面形貌的变化。结果表明：陶瓷膜表面的微孔直径、粗糙度随微弧氧化脉冲频率的增大而减小。陶瓷膜／环氧树脂的结合强度随脉冲频率的增加先是快速上升，当脉冲频率增加至400Hz时膜层的结合强度达到最高56．9MPa，随后结合强度逐渐下降并趋于平缓。     

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。     

Ti6Al4V钛合金微弧氧化工艺研究

采用直流稳压电源,选用3种不同PH值的碱性微弧氧化电解液,在Ti6Al4V钛合金表面制备微弧氧化膜层;应用扫描电子显微镜分析微弧氧化膜层形貌特征。结果表明,钛合金微弧氧化膜层表面凹凸不平,带有微米级和亚微米级的孔洞,孔洞周围呈现火山丘状形貌特征;微弧氧化电解液PH值越大,火花放电时间越长;在给定电压条件下,电解液PH值越大,微弧氧化膜层厚度越大。     

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。     

时间对微弧氧化膜性能的影响

利用微弧氧化技术(MAO),在钛合金表面制备了陶瓷膜层,研究了处理时间(10～22 min)对膜层的形貌、耐磨性、耐蚀性的影响.结果表明,钛合金表面微弧氧化层为多孔结构,随着处理时间的增加,微孔孔径逐渐变小并且微孔分布越来越均匀,膜层耐磨性不断增强,膜层的耐蚀性也不断增强.     

镁合金微弧氧化着色膜层的制备与研究

利用微弧氧化着色技术对镁合金进行表面处理研究,以不同的弱碱性主盐进行微弧氧化着色反应,研究不同主盐组分对氧化膜颜色的影响,在微弧氧化着色反应过程中,不同电解液的浓度、反应时间对微弧氧化膜的颜色的影响。通过研究发现当偏铝酸钠的浓度为10g/L,偏钒酸铵的浓度为2g/L时,可制备出绿色的陶瓷膜层;在偏铝酸钠-高锰酸钾体系溶液中,当偏铝酸钠的浓度为10g/L,高锰酸钾的浓度为0.3g/L时,可制备出黄色的陶瓷膜层。     

微弧氧化技术在纺杯中的应用

采用微弧氧化技术，在纺杯内，外表面上生长一层致密的陶瓷氧化层，使纺杯沟区的氧化层达到１０μｍ以上，氧化层硬度达到Ｈｖ８００，解决了纺杯沟工的耐磨问题，经试纺成纱正常，无异常变异情况，也无不正常断头，无明显挂花现象。     

铝合金黑色微弧氧化膜层制备及膜层相组成

采用微弧氧化方法在LY12铝合金试样表面生成了黑色的氧化膜层。研究了添加剂铵盐的浓度和时间变化对黑色膜层的影响。研究表明:硅酸钠浓度为60g/L、铵盐浓度为6.5g/L、电压为550V、氧化时间为9min的条件下,膜层厚度为38mm,呈黑色。膜层扫描电镜(SEM)显示:表面有很多微孔且它们互不相通,微孔呈火山口状堆积分布。能谱分析(EDS)显示:其主要成分为O、Si、Al、V,其中Si、Al主要以氧化物形式存在,V在氧化膜表面以一定的形式出现,最终表面颜色为黑色。     

乳酸钠对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在NaAlO2、KH2PO4复合体系中添加不同浓度的乳酸钠对镁合金进行微弧氧化处理,研究了陶瓷层生长速率随乳酸钠浓度的变化规律,并对陶瓷层采用扫描电镜进行表面形貌观察;利用X射线衍射仪对膜层相组成进行分析,用电化学工作站进行动电位极化曲线测试.结果表明:乳酸钠浓度为3 mL/L时所获得的膜层致密性较好并具有最佳的耐蚀性.     

Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.3Si合金微弧氧化处理工艺研究

通过研究微弧氧化的工艺条件,制备具有生物活性的陶瓷膜,得到适宜于制备多孔生物活性膜的电解液配方,其中(CH3COO)2Ca?H2O的浓度为0.1mol/L、NaH2PO4?2H2O的浓度为0.06~0.2 mol/L,脉冲电压为400V~500V。结果表明,随电解液浓度的增加,起弧电压降低,陶瓷层孔隙率最大达到17.58%,脉冲电压在400V~500V之间时,表面涂层中锐钛矿相TiO2最大,且无微裂纹产生。采用该微弧氧化工艺,合金表面制备的陶瓷膜具有分布均匀的多孔结构。