纯钛表面载银微弧氧化陶瓷膜的制备及性能EI北大核心CSCD

将微弧氧化和水热处理相结合,在纯钛表面制备载银微弧氧化陶瓷膜,改善其润湿性及耐蚀性,并赋予抗菌性。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)对微弧氧化陶瓷膜层进行表征,通过接触角测试评价膜层亲水性,采用电化学测试对膜层耐蚀性进行评价,抗菌性实验分析膜层抗菌性。结果表明:载银微弧氧化陶瓷膜的表面形貌仍为火山多孔结构,纳米级Ag颗粒均匀分布在微孔周围。载银微弧氧化陶瓷膜的表面主要为TiO2和纳米Ag颗粒。载银微弧氧化陶瓷膜的亲水性比纯钛的亲水性高77.0%,比微弧氧化陶瓷膜的高68.2%。与纯钛相比,载银微弧氧化陶瓷膜的自腐蚀电位提高了0.44 V,与微弧氧化相比增加了0.31 V。微弧氧化陶瓷膜的抗菌率为32.2%,载银微弧氧化陶瓷膜的抗菌率大于99.9%。     

电解液中添加钛纳米颗粒对AZ91D镁合金表面微弧氧化膜性能的影响研究

在磷酸盐电解液中，通过添加钛纳米颗粒在AZ91D表面制备了含钛的微弧氧化膜，研究了电解液中钛纳米颗粒浓度对膜层形貌、组成及性能的影响。利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱表征微弧氧化膜层的形貌及组成；利用电化学工作站评价了膜层的耐腐蚀性，利用分光光度计测试了膜层的光吸收性能。结果表明：加入到电解液中的钛纳米颗粒对微弧氧化电压变化影响不大。但加入的钛纳米颗粒可以在微弧氧化膜中生成Mg₂TiO₄,随着钛纳米颗粒浓度增加，膜层表面较小的微孔先减少后增加，耐腐蚀性先提高后降低。随着钛纳米颗粒浓度的增加，膜层颜色由淡灰色变为浅蓝色再变为深蓝色，对模拟太阳光的反射率逐渐降低。     

TA2纯钛微弧氧化陶瓷膜层的颜色和性能

在添加乙酸铜、乙酸镁的磷酸-氟锆酸钾电解液中对纯钛TA2基体进行微弧氧化处理,制备出颜色均匀的浅棕色陶瓷膜层。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)及附带的能谱(EDS),研究了陶瓷膜的表面和截面形貌、元素分布、相组成;用分光光度计测量了膜层的颜色,根据热震试验和三点弯曲法评价了膜层与基体的结合强度。结果表明:随着微弧氧化时间的延长,膜层中铜镁元素的含量增加,膜层的颜色随之发生变化,膜层与基体的结合强度降低。热震实验结果表明,膜层与基体有较高的结合强度。     

钛合金微弧氧化膜的性能探讨

钛合金微弧氧化膜具有优良的综合性能,但过去的研究多针对Ti6Al4V及医用纯钛,且电解液常用硅酸盐和磷酸二氢盐体系,不够全面、系统。为此,以磷酸盐溶液体系在船用TA2表面制备了陶瓷微弧涂层。采用SEM、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对陶瓷膜的表面形貌、截面形貌、氧化层厚度、相结构和显微硬度进行了观察测试,用电子万能材料试验机和数字万用表测定了膜层的结合强度和绝缘性,并用盐雾试验机考察了涂层的耐蚀性。结果表明:随氧化时间的延长,膜层厚度不断增加,氧化60min后膜层厚度可达到20μm以上;陶瓷层主要由金红石TiO2相和锐钛矿TiO2相构成,膜基结合强度达到30MPa以上,膜层绝缘性和耐蚀性良好。     

镁合金表面Zn改性MgO复合陶瓷层的微弧氧化制备及其抗菌性能

微弧氧化膜层经功能元素改性后引起的表面非均匀结构限制了其进一步发展。本文通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)包覆的ZnO纳米颗粒,结合微弧氧化技术制备了表面均匀的Zn改性MgO复合陶瓷层(Zn/MgO-PDDA),系统研究了其微观组织结构、物相成分、亲水性、耐蚀性及抗菌性。结果表明,PDDA促进了Zn-O-P无定形沉积物的均匀生成,并改善了陶瓷层的致密性和孔隙率。尺寸更小、面积更大的沉积物赋予了陶瓷层更理想的亲水性。陶瓷层的耐蚀性得到显著提高：相比于非均匀的复合陶瓷层,Zn/MgO-PDDA的自腐蚀电流密度降低了1个数量级,电化学阻抗为0.01 Hz时|Z|提升了1个数量级。沉积物合理的表面分布促使陶瓷层的抗菌率提升至91.3%。因此,PDDA可有效促进微弧氧化层的均匀化制备并显著提升功能性陶瓷层的各项性能。     

纳米TiO_2添加剂对ZL101A铝合金微弧氧化膜耐蚀性能的影响

目前,关于纳米TiO_2含量对铝合金微弧氧化膜耐蚀性的影响报道较少。在硅酸盐电解液中加入不同浓度纳米TiO_2,在ZL101A铝合金表面制备微弧氧化膜。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学极化曲线及交流阻抗等,研究了纳米TiO_2浓度对微弧氧化膜耐蚀性能的影响。结果表明:纳米TiO_2进入到微弧氧化膜中,膜层表面变得更加致密;随着纳米TiO_2浓度的增加,膜层在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀电流密度不断减小,交流阻抗不断增大,膜层的耐蚀性明显提高;综合考虑形貌和耐蚀性,本工作中纳米TiO_2最佳浓度为20 g/L。     

TA4微弧氧化陶瓷膜层的结构与性能研究

利用微弧氧化法在纯钛TA4表面制备以Ti O2为主体富含钙磷的多孔陶瓷膜层。采用扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、接触角测量仪及电化学工作站观测与分析陶瓷膜层的微观形貌、元素成分及相组成,探讨微弧氧化对其润湿性及耐蚀性能的影响。结果表明,TA4微弧氧化陶瓷膜层表面粗糙多孔,为锐钛矿相与金红石相Ti O2的混晶结构,金红石相的质量分数约为74.39%。TA4经微弧氧化改性后,表面粗糙度增加了1个数量级,接触角明显下降,表面能提高了87.05%,极性力分量增加了166.07%,体现出更好的润湿性能;自腐蚀电位正移0.53 V,腐蚀电流密度与腐蚀速率均减少了3个数量级,表现出更优的耐腐蚀性能。     

纳米Al_2O_3掺杂对AM60B镁合金表面微弧氧化膜层结构和耐蚀性的影响

为促进大面积镁合金表面耐蚀性能优良的微弧氧化膜层的工业化生产,在硅酸盐水溶液中掺杂纳米Al_2O_3颗粒对AM60B镁合金进行微弧氧化;采用扫描电镜、X射线衍射仪及盐雾试验分析了掺杂纳米Al_2O_3颗粒对氧化膜层的形成过程、形貌、成分以及耐蚀性的影响。结果表明:掺杂纳米Al_2O_3微弧氧化膜物相组成主要有MgO、MgAl_2O_4、Mg_2Si_2O_4、Al_2O_3,纳米Al_2O_3的掺杂能提高氧化膜的密度,促进薄膜生长,使表面孔隙分布更均匀,尺寸更小;掺杂纳米Al_2O_3氧化膜的耐蚀性较未掺杂氧化膜的大幅提高。     

铝合金表面蓝色微弧氧化陶瓷膜的制备及性能研究

采用微弧氧化技术在5052铝合金表面制备蓝色陶瓷膜,研究Co(OH)_2着色剂浓度和微弧氧化电压对蓝色陶瓷膜组织结构和腐蚀性能的影响规律。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射研究蓝色陶瓷膜层的宏观形貌、微观组织和相结构,采用电化学工作站测试陶瓷层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。研究结果表明,蓝色微弧氧化陶瓷层主要由γ-Al_2O_3组成,提高Co(OH)_2浓度或者氧化电压,膜层颜色由浅向深演变,当浓度增至3.0g/L后膜层蓝色不再加深,同时膜层表面逐渐封闭,致密性提高。在140V氧化电压下,添加1.0g/L Co(OH)_2所制备的蓝色膜层具有最好的耐腐蚀性能。蓝色膜具有颜色艳丽、装饰性好等优势,相信该蓝色微弧氧化膜技术在建筑材料和仪器仪表行业将会有广阔的应用前景。     

镁合金微弧氧化-溶胶凝胶复合膜层的耐蚀性

用微弧氧化和溶胶凝胶法在AZ91D镁合金表面制备复合膜层,用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和电化学测试等分析手段表征其成分、相结构和截面形貌,研究了复合膜层的耐蚀性.结果表明,溶胶凝胶膜有效地封闭了镁合金表面微弧氧化膜的微孔,形成结合力好且较为致密的复合膜层.复合膜层的组成主要有MgO、M...     

纯钛超声微弧氧化-化学镀铜涂层的制备及抗菌性

为了赋予纯钛口腔种植体表面涂层生物活性及抗菌性,发挥酸蚀、微弧氧化技术、碱处理及化学镀铜技术各自优势,在TA2纯钛表面制备载铜生物涂层。研究了镀铜时间和温度对载铜含量及涂层表面形貌、结合力和抗菌性的影响。结果表明:钛基体酸蚀获得表面腐蚀均匀的微纳米结构,为超声微弧氧化提供了更多的氧化物生长空间;钛超声微弧氧化涂层碱处理使陶瓷层Ti O2活化,并利于载铜;利用多孔涂层进行化学镀铜时,涂层中铜元素含量随化学镀铜温度的升高和时间增长而增大,而涂层结合力随着化学镀铜时间增长而下降;50℃下化学镀铜3 min时,涂层抗菌率为98.3%,表面铜含量适宜,载铜破坏生物膜的形成使细菌黏附的微环境发生改变,造成细菌难以正常生长,实现了抗菌效果。     

纯钛微弧氧化膜的性能评价

采用微弧氧化-碱热处理复合的方法,在纯钛表面制备出较大表面积且成分单一的TiO2陶瓷膜,并在模拟体液中对膜层的生物活性予以评价。结果表明,纯钛微弧氧化膜层主要由锐钛矿型的TiO2构成,其表面孔径均匀,孔隙率达到12%;经碱热处理后,与模拟体液和去离子水的润湿角实验证明膜层具有较好的亲水性;碱热处理后的膜层置于模拟体液中培养14d后,膜层表面被生长出的类骨磷灰石完全覆盖,证明其具有良好的生物活性,且生长出的缺钙型磷灰石与人体自然骨成分相似。     

TC4钛合金表面氧化亚铜掺杂微弧氧化层的结构和性能

在电解液中添加不同浓度的氧化亚铜微粒,然后在TC4钛合金表面制备掺杂铜氧化物的微弧氧化层。在模拟海水中进行微弧氧化层的摩擦磨损和抗菌实验,并使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱仪(XPS)和显微硬度仪等手段对比研究了掺杂氧化亚铜的微弧氧化层的微观结构和性能。结果表明：掺杂氧化亚铜的微弧氧化层表面呈多孔形貌特征,但是微孔的数量较少和孔径尺寸较小,氧化亚铜微粒在膜层中以氧化铜和氧化亚铜两种形式存在;与未掺杂氧化亚铜的微弧氧化层相比,添加不同浓度氧化亚铜的微弧氧化层在模拟海水中的抗磨损性能和抗菌性能显著提高,但是微弧氧化层中的铜元素使其耐蚀性有所降低。     

TiO2-PTFE对6063铝合金微弧氧化膜层的影响

为了探究TiO₂和聚四氟乙烯(PTFE)对6063铝合金微弧氧化膜层的影响,在Na₂SiO₃基础电解液中添加TiO₂和PTFE固体纳米微粒,采用微弧氧化技术(MAO)在6063铝合金上制备了微弧氧化复合膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究了微弧氧化陶瓷膜层的形貌、相组成、元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明：加入4 g/L TiO₂和10 mg/L PTFE制成复合添加剂制备的复合膜层其表面孔径尺寸明显降低,膜层厚度增加,结构致密;摩擦系数由0.9降到0.5,耐磨性最好;电化学试验测得复合膜层的自腐蚀电位最大,为-0.18 V;自腐蚀电流密度最小,为1.09×10^-8 A/cm²。     

基于铸铝微弧氧化构筑超疏水表面及工艺优化

为了提高铸铝表面的防腐蚀和防污能力,通过微弧氧化在铸铝表面原位生长出均匀分布的氧化铝陶瓷膜层,采用长链氟硅烷对微弧氧化陶瓷膜层进行修饰,制备了接触角大于150°的超疏水表面。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了铸铝微弧氧化陶瓷膜结构和表面形貌,并测试了长链氟硅烷修饰对铸铝以及微弧氧化铸铝表面接触角的影响,探讨了铸铝微弧氧化陶瓷膜层的长烷链氟硅烷修饰机理。通过正交试验确定了正向电压为480 V,占空比为50/50,微弧氧化时间为15 min时,生成的微弧氧化陶瓷膜层具有较为连续和致密的微米级突起结构,经十三氟辛基三乙氧基硅烷修饰后获得接触角高达162.6°的超疏水表面,并且具有一定的持久性和稳定性。     

电参数对压铸镁合金微弧氧化的影响

采用脉冲电源在K2SiO3-KOH溶液中对压铸镁合金AZ91D进行微弧氧化,并采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)研究了微弧氧化电流密度、频率、占空比对陶瓷膜的生长速率、腐蚀速率及组织形貌的影响.结果表明,氧化膜主要由MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4和不定形相组成;膜层的生长速率与表面形貌主要由单脉冲的放电能量决定;随电流密度的增加或频率的减小,微弧氧化膜层的生长速率增加,但膜层表面变粗糙并产生裂纹;厚度12～20 μm的膜层有较好的耐蚀性.     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的微观结构、相成分和耐腐蚀性能

为获得耐腐蚀性优良的镁合金表面膜层,在含5 g/L硅酸钠、2 g/L磷酸钠和1 g/L氢氧化钠的复合溶液中,用自制设备对AZ91D镁合金进行了微弧氧化.利用扫描电镜和X射线衍射分析了AZ91D 镁合金表面微弧氧化陶瓷膜的表面形貌、截面结构和相组成.结果表明:AZ91D 微弧氧化陶瓷膜由疏松层和致密层组成,疏松层陶瓷膜疏松,厚度较大,且存在一些孔洞;致密层陶瓷膜与基体金属结合紧密,陶瓷膜主要由MgO,Mg2SiO4,Mg3(PO4)2和MgAl2O4组成.在3.5%的NaCl溶液中,微弧氧化陶瓷膜的自腐蚀电位为-1 390 mV,而镁合金基体的为-1 540 mV,表明经微弧氧化处理后AZ91D 镁合金的耐蚀性有较大提高.     

MgO纳米颗粒对AZ31B镁合金微弧氧化涂层耐磨和耐蚀性的影响

为了进一步改善AZ31B镁合金的耐磨和耐蚀性能,采用微弧氧化技术且在电解液中添加质量浓度为4g/L的MgO纳米颗粒,制备了氧化物陶瓷膜。采用扫描电子显微镜观察其表面和截面形貌,采用X射线衍射仪测试微弧氧化(MAO)膜的物相组成,利用电化学工作站,盐雾试验箱测试耐腐蚀性,利用球-盘磨损实验测试耐磨性。结果表明:添加MgO纳米颗粒后,膜层孔洞的填充,膜层成分中MgO含量的增加,使腐蚀电流密度降低至4.28×10~(-9) A/cm~2;中性盐雾试验结果表明腐蚀以点蚀和裂纹的形式发生,MgO的嵌入使腐蚀点减少和内部致密层厚度增加,从而使2N荷载、干摩擦条件下样品的摩擦系数和磨损率分别减小至0.228和1.39×10~(-5) mm~3/(N·m),耐蚀性和耐磨性得到改善。     

Ti6Al4V微弧氧化膜的生物相容性

采用微弧氧化(MAO)手段在Ti6Al4V表面制备TiO2陶瓷膜层,结合水热处理(HS)方法诱发膜层内生成羟基磷灰石(HA);以抗凝血性能、抗溶血性能、抗血小板黏附和材料的细胞毒性为指标,对Ti6Al4V基体合金、具有微弧氧化陶瓷膜层的Ti6Al4V合金和经水热合成处理后的Ti6Al4V微弧氧化膜层样品进行生物相容性综合评定。结果表明,经微弧氧化和水热合成处理后样品表现出优异的抗溶血性,良好的抗凝血性和血小板黏附以及无毒性,说明Ti6Al4V合金表面生成的羟基磷灰石复合薄膜赋予材料表面良好的生物相容性。     

NaAlO2含量对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金Na2SiO3微弧氧化陶瓷膜性能的影响

为了进一步探明添加剂种类及含量对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响,在Na2SiO3电解液中,添加不同浓度的NaAlO2进行了微弧氧化,利用能谱仪(EDS)分析了陶瓷膜表面元素含量,用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌,以X射线衍射仪(XRD)分析了膜的相组成,并测试了膜的厚度、硬度和极化曲线;研究了NaAlO2添加量对微弧氧化陶瓷膜特性的影响。结果表明,随着NaAlO2添加量的增加,陶瓷膜表面微孔尺寸变小,表面Al,O元素含量下降;起弧电压和最终氧化电压下降;陶瓷膜厚度增加,硬度和耐蚀性先提高后下降;陶瓷膜的相组成改变不明显。NaAlO2添加量为1 g/L时陶瓷膜的综合性能最好。