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。     

铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜的性能

利用交流微弧氧化装置对铝酸盐体系中的AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理，并通过扫描电镜、表面性能测试仪和电化学测试技术等研究了氧化时间和电流密度对微弧氧化膜层表面形貌、厚度、耐蚀性、摩擦磨损性能和结合力的影响．实验结果表明，随着氧化时间和电流密度的增大，在铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜层表面微孔的数量减少，但微孔直径和表面粗糙度增大．微弧氧化膜层的厚度约为4-16μm；膜层与基体的结合力均在20N以上．微弧氧化膜层的耐磨性和耐蚀性随氧化时间和电流密度的增大呈先升高后降低的趋势．镁合金在铝酸盐体系中微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0．20A／cm^2.     

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.     

铝酸钠浓度对镁微弧氧化膜组织与性能的影响

在NaAlO2溶液中于恒压条件下对镁进行了微弧氧化处理，研究了NaAlO2浓度对微弧氧化膜表面形貌、相组成和表面硬度的影响，并对不同NaAlO2浓度下所得的微弧氧化膜的耐蚀性进行了表征．结果表明：随着NaAlO2浓度的升高，微弧氧化膜表面的孔洞明显减少，致密性增强，表面硬度显著提高；微孤氧化膜主要由MgO和MgAl2O4相组成，随着NaAlO2浓度的升高，MgAl2O4相所占的比例逐渐增大；在质量分数为3．5％的NaCl溶液中，随NaAlO2浓度升高，所得微弧氧化膜的腐蚀电位逐渐增高，表明耐蚀性逐渐增强，与未处理的试样比较，其耐蚀性有较大提高．     

镁合金微弧氧化的电解液组分研究

利用交流微弧氧化装置对AZ91D镁合金在1组分、2组分、3组分和4组分电解液中进行了微弧氧化处理,并通过电化学测试技术研究了微弧氧化处理后膜层的耐蚀性能.实验结果表明:能显著提高镁合金耐蚀性能的微弧氧化电解液,多为含NaAlO2组分的碱性溶液;电解液中添加H2O2和C4H4O6Na2等组分,可进一步提高膜层的耐蚀性.微弧氧化处理后,膜层表面光滑、均匀、致密,并由尖晶石结构的MgAl2O4相和MgO相组成.NaAlO2组分的存在,能与膜层中的MgO相在微弧氧化过程中一起烧结形成具有尖晶石结构的MgAl2O4耐蚀相,从而提高镁合金的耐蚀性能.     

铝合金微弧氧化陶瓷膜的微观结构和耐蚀性

采用非对称方波输出模式的恒流交流电源,利用微弧氧化方法在铝合金表面沉积Al2O3陶瓷膜,考察了微弧氧化工艺参数(电流密度、处理时间)对膜层微观结构和耐蚀性的影响.结果表明:工艺参数对膜层组织结构和性能的影响存在较佳的范围,即氧化时间为15-20min,电流密度在20A/dm2左右;氧化时间过短时,试样表面存在陶瓷膜未完全覆盖的区域,而当电流密度过大时,膜层表面将会出现大量的显微裂纹,导致膜层性能大幅度降低;在恒流非对称方波输出模式下,工艺参数对膜层的相组成影响不大,微弧氧化膜层由晶态Al2O3和非晶态Al2O3组成.     

AZ91D镁合金微弧阳极氧化及表面处理研究

采用微弧阳极氧化技术在AZ91D镁合金表面获得多孔结构的氧化膜，用不同方法对所得氧化膜进行表面后处理以提高其防腐蚀性能．用扫描电镜和电化学方法对阳极氧化膜的形貌和防腐蚀性能进行了研究，比较了不同表面处理方法的作用和效果．结果表明，采用水合及有机物封孔处理能够有效地封闭AZ91D镁合金微弧阳极氧化膜的微孔，使镁合金耐蚀性能显著提高．     

微弧氧化处理提高AZ31B镁合金搅拌摩擦焊焊缝的耐蚀性

为提高镁合金焊接接头的耐蚀性,对6mm厚的AZ31B板材搅拌摩擦焊焊缝进行微弧氧化处理,并研究焊缝的微观组织、截面显微硬度及其微弧氧化前后的耐蚀性.结果表明:接头的微观组织明显分为3个区域:焊核区、热机械影响区及热影响区,并且接头整体硬度低于母材,焊接时焊核部位出现软化现象,导致其硬度最低.盐水浸泡实验和电化学测试表明,微弧氧化前焊缝的耐蚀性低于母材,经过微弧氧化处理后,焊缝表面形成一层致密光滑的陶瓷膜,极大提高其耐蚀性.并且,经同工艺微弧氧化处理后,焊缝表面微弧氧化膜要比母材的微弧氧化膜厚.     

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。     

AZ71-Gd镁合金压铸件微弧氧化处理工艺研究

采用硅酸盐体系对AZ71-Gd镁合金压铸件进行了微弧氧化处理,研究了工艺参数和溶液成分对微弧氧化膜性能的影响,确定了硅酸盐体系中进行微弧氧化处理的最佳工艺方案为：微弧氧化电流1．5A／dm2,氧化时间15min,电解液温度35℃,硅酸钠12g/L,氢氧化钠2g/L,氟化钾4g/L,有机醇WOH6mL／L。     

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。     

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。     

仿生涂层控制Mg-Zn-Sr合金的降解速率

镁合金作为生物医用材料面临最大的问题是降解速率过快,不能与骨愈合的速率配合.通过仿生法在Mg-Zn-Sr合金表面形成涂层,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对涂层结构和形貌进行分析与观察;采用电化学和浸泡腐蚀实验,研究涂层对Mg-Zn-Sr合金在人体模拟液中降解速率的影响.实验结果表明:仿生法在合金表面形成的涂层为羟基磷灰石涂层;羟基磷灰石涂层提高了Mg-Zn-Sr合金在人体模拟溶液中的耐腐蚀性能.     

Corrosion mechanism of micro-arc oxidation treated biocompatible AZ31 magnesium alloy in simulated body fluid

The rapid degradation of magnesium(Mg) based alloys has prevented their further use in orthopedic trauma fixation and vascular intervention,and therefore it is essential to investigate the corrosion mechanism for improving the corrosion resistance of these alloys. In this work, the effect of applied voltage on the surface morphology and the corrosion behavior of micro-arc oxidation(MAO) with different voltages were carried out to obtain biocompatible ceramic coatings on AZ31 Mg alloy. The effects of applied voltage on the surface morphology and the corrosion behavior of MAO samples in the simulated body fluid(SBF) were studied systematically. Scanning electron microscope(SEM) and X-ray diffractometer(XRD)were employed to characterize the morphologies and phase compositions of coating before and after corrosion. The results showed that corrosion resistance of the MAO coating obtained at 250 V was better than the others in SBF. The dense layer of MAO coating and the corrosion precipitation were the key factors for corrosion behavior. The corrosion of precipitation Mg(OH)2and the calcium phosphate(Ca–P) minerals on the surface of MAO coatings could enhance their corrosion resistance effectively. In addition, the mechanism of MAO coated Mg alloys was proposed.     

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。     

Mg-Zn-Zr表面Ca-P涂层的制备及其降解性能研究

本研究采用微弧氧化与电化学沉积相结合的方法在镁合金(Mg-Zn-Zr)表面制备Ca-P生物陶瓷涂层.利用XRD、SEM、划痕仪、显微镜以及电化学工作站等测试手段来表征所得到的生物陶瓷的成分组成、表面形貌、涂层与机体的结合力、涂层厚度以及涂层材料的耐腐蚀性能.结果表明:在沉积溶液相同的情况下,沉积时间都为30 min,直流电沉积电流大小制备的Ca-P生物陶瓷涂层成分近似相同,主要成分为Ca HPO4·2H2O和Ca HPO4;在沉积电流为20 m A时,直流电沉积制备的Ca-P陶瓷涂层的腐蚀电位达到最大值-1.49 V,腐蚀电流密度达到最小值0.24×10-6A·cm-2,其耐蚀性能也最强.     

电源参数及KF和SiC纳米颗粒对ZK60 镁合金微弧氧化膜的影响

对ZK60镁合金在硅酸盐体系、不同的电源参数情况下进行微弧氧化研究.通过实验分析,得到如下结果:微弧氧化时间对膜层的耐蚀性能有较大的影响.当膜层生长到一定厚度后,耐蚀性随微弧氧化时间的延长而变差;当电流较小时,膜层均匀,孔洞较小,当电流增大时,膜层粗糙,孔洞变大,并且容易产生裂纹;KF对镁合金微弧氧化膜层的生成有很好的促进作用,当加入KF为12g/L时,膜层厚度较没加KF增加一倍多,耐蚀性也得到很大提高.当F-浓度过高时,生成的膜层粗糙,而且容易脱落.在电解液中加入纳米SiC颗粒对微弧氧化膜层的厚度和耐蚀性无明显影响.     

AM60B镁合金微弧氧化膜的电化学腐蚀行为

在硅酸盐体系中对AM60B镁合金进行微弧氧化处理,采用循环伏安(CV)法、Tafel极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究膜层在3.5% NaCl介质中的电化学腐蚀行为.结果表明:AM60B镁合金经微弧氧化处理后,膜层耐蚀性得以显著提高.相比低电压下的膜层,高电压下获得膜层微孔略大,但微孔数量明显较少,厚度显著增加,这使得膜层在整个腐蚀过程中呈现了极强的电阻性和优异的耐蚀能力,甚至测试结束时腐蚀介质仍未渗透至膜基面,而低电压下处理得到的膜层,腐蚀介质已渗透至膜基面且侵蚀了基体.