常见金属元素对人体的作用及危害

金属元素与人类生活息息相关,金属的应用推动了人类生活的发展,同时也给人体带来一些副作用。金属元素中有的是人体必需元素,有的则是非必需元素,必需元素在人体内的平衡被打破(缺失、过量),也会对人体健康产生不利影响;而非必需元素,特别是一些重金属元素往往对人体有毒性,甚至会产生致癌作用。综述了铅、汞、镉、铬、铝、铜、镍、锌、铁、钴、钛、钡、锰13种金属对环境和人类健康的影响,介绍了金属元素的来源和人类摄入金属元素的方式。进一步阐述了金属元素的毒性机制,如刺激细胞氧化应激、抑制DNA表达、诱发突变导致癌细胞的产生和增殖等,旨在通过阐明金属元素与人体健康之间的关系,加强人类对金属元素的自我防范意识。

用双层辉光等离子法在钛表面制备的Ti-Pd合金层性能研究

采用双层辉光等离子冶金技术在纯钛表面制备了Ti-Pd合金层。其深度大约为90μm,Pd含量呈梯度变化,并出现了TiPd3,TiPd2,Ti2Pd3,Ti3Pd5,TiPd,Ti4Pd等6种化合物相和Pd相。合金层在100℃的NaCl饱和溶液+HCl溶液以及40℃的8.6%H2SO4溶液中的耐缝隙腐蚀性能优于Ti0.2Pd合金;在室温80%H2SO4的溶液中,腐蚀速率仅为0.682mm/a,是Ti0.2Pd合金的18.2%;在室温30%HCl的溶液中,表面Ti-Pd的腐蚀速率仅为0.004mm/a,是Ti0.2Pd合金的12.5%。

钛表面处理技术的研究现状

在钢铁材料中得到成功应用的传统表面技术,在钛表面处理上也得到了较广泛的应用,但传统的表面技术存在着许多不适应于钛材处理的技术壁垒,因此,针对钛材料的特殊性能发展起来的液相等离子体处理技术、等离子表面冶金技术、钛电极涂层技术、钛生物涂层技术、钛建筑材料的表面处理技术等成为钛材表面处理技术新的发展方向。主要综述了传统表面技术和液相等离子体处理技术、等离子表面冶金技术2种新技术在钛材表面上应用的研究成果。

钛表面辉光等离子无氢渗碳的研究

采用双层辉光离子渗碳技术在本底真空度为 5×10-3Pa 的高真空下,用 99.999%的高纯氩气进行无氢渗碳。在整个工艺过程中,没有涉及到氢元素,实现了无氢渗碳。试样材质为 TA1 工业纯钛,用透射电镜(TEM)观察渗层结构;X 射线衍射(XRD)测定渗层的相组成;用 M200 耐磨试验机测定渗碳试样的耐磨性能;渗碳试样的磨痕表面状态用 TR240型粗糙度仪测定。渗碳层厚度大于 100 μm。表面层生成的是 TiC,基体仍为 α-Ti。近表面渗层维氏硬度为 6 000 MPa,表面的硬度远大于此值。摩擦系数 0.11。纯钛经过无氢渗碳后,与未经过处理的纯钛相比磨损量仅为纯钛试样的1/1 592.5。研究得出:钛材经过双辉等离子无氢渗碳后,不仅提高了表面的硬度,同时降低了摩擦系数,因而使耐磨性能得到了大幅度的提高。

钛合金表面辉光无氢渗碳的研究

采用双层辉光无氢离子渗碳技术在本底真空为 5×10-3Pa 的情况下,用 99.999%的高纯氩气对 Ti-6Al-4V 钛合金进行无氢渗碳。检测结构为:渗碳层厚度大于 200μm;表面层有一层以 TiC 为主的沉积层;在渗层中有 TiC 相生成;渗层的近表面硬度为 7 000 MPa;与刚玉球的摩擦力矩大幅度降低。通过研究得出:钛材经过双辉离子无氢渗碳后,不仅提高了表面的硬度,同时降低了摩擦系数,因而使耐磨性能得到了提高。

双层辉光离子渗金属电极结构的研究

通过对双层辉光离子渗金属技术的基本电极结构研究认为:电极结构可分为平板型、空心阴极型、不等电位空心阴极型和复合型等四种形式;通过实验证实,管状零件内表面离子渗金属的电极结构是正确的。

钛表面辉光等离子制备Ti-Pd合金层耐蚀性能分析

采用辉光等离子冶金技术在纯钛表面制备了Ti-Pd合金层,并对Ti-Pd合金层的耐蚀性进行了研究。结果表明:合金层在100℃的NaCl饱和溶液+HCl溶液以及40℃下8.6%H2SO4溶液中的耐缝隙腐蚀性能优于Ti-0.2Pd合金;在室温80%H2SO4的条件下,腐蚀速率仅为0.682mm/a,是Ti-0.2Pd合金的18.2%;在室温30%HCl的条件下,表面Ti-Pd的腐蚀速率仅为0.004mm/a,是Ti-0.2Pd合金的12.5%。

钛表面等离子冶金技术的研究

采用双层辉光放电产生的低温等离子体,在工业纯钛表面制备出表面钛合金,已经研究出了钛表面制备Ti-C合金和Ti-Zr合金等工艺方法。

钛表面处理技术的发展现状

综述了钛表面加工、耐磨处理以及耐蚀、抗氧化处理等技术的发展现状。指出了钛表面处理技术在朝着性能优、工艺简单、成本低的方向发展;工艺研究今后会集中在离子束增强沉积、离子渗金属合金化、微弧氧化、激光涂层等方面;钛材需要表面技术提高的性能主要集中在作为摩擦副的耐磨性能、作为生物材料的生物相容性、作为特殊介质中使用的材料的耐蚀性、作为建筑材料的表面艺术性以及日用品的表面低成本装饰性能等。

钛表面电弧离子镀沉积钯膜层的研究

利用电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度试验机等分析手段,对采用焊接复合式靶材,在钛表面沉积出的钯膜层进行分析研究。结果表明:钯膜层具有电弧离子镀典型特征,膜层的厚度为1.2～2μm,膜层致密。提高膜层的沉积温度使膜层与基体之间生成Ti4Pd相。膜层的表面硬度约为2GPa,在膜层与基体之间由于生成了Ti4Pd相,硬度增加到2.8GPa。

钛及钛合金表面沉积TiCN膜层的工艺

钛材作为一种具有高附加值的材料正在逐渐进入建筑和日常生活装饰等诸多领域，为了提高钛制品的装饰性能，一般采取阳极氧化法得到色彩比较丰富的装饰色，但阳极氧化法得不到灰色和黑色，主要介绍了在钛及钛合金表面上，运用多孤离子镀膜技术沉积TiCN膜层工艺的结果。

等离子钛表面冶金技术

采用双层辉光放电产生的低温等离子体在纯钛表面制备了表面合金,开发出了在钛表面制备Ti-C合金和Ti-Zr合金等的工艺方法。

钛表面薄膜技术的应用现状及发展

钛及钛合金具有比强度高、耐蚀性能好、无磁性等优点,但其所固有的高温易氧化、易发生接触腐蚀、导热系数小等缺点在一定程度上限制了其应用。为此,需对钛合金表面进行处理,而薄膜技术则是一种有效方法。首先概述了薄膜技术在钛材的耐磨处理、抗氧化处理、耐冲蚀处理、电活性功能处理四个方面的研究成果,然后结合作者自身的研究成果及对钛表面处理技术的认识,从钛的应用和薄膜技术的特点出发,提出了今后钛表面薄膜技术在这些方面可能的发展方向。

离子镀厚金膜过渡层的研究

通过对电弧离子镀厚金膜工艺过渡层的深入研究 ,得出了采用离子轰击清洗、 Ni- Cu过渡层和镀膜室内热处理是离子镀厚金膜的工艺路线 ,通过一次装炉实现了制备 Ni- Cu过渡层、沉积金膜、热处理和金膜增厚等工序一次完成。经过现场实验 ,摩擦副的往复运动次数在运动速度 2 .5 m/ s时超过 12 0次 。

钛合金表面海生物污损及防护技术的研究现状和发展趋势

钛合金具有低密度、高强度、耐海水腐蚀等优异的性能,被人们誉为"海洋金属"。然而,由于钛合金具有良好的生物相容性,海生物污损也因此成为钛合金在海洋工程中应用所面临的最大问题。为此,主要从海生物对钛合金的危害以及钛合金表面海生物的防护方法两方面论述了相关研究现状,并指出钛合金表面防污技术的发展方向是:①建立"药剂"注入、防污监测和反馈等自动管理系统;②研究实用的电解制臭氧装置;③研究物理、化学等多种防污复合技术;④研究生物防污方法。

钛合金齿轮的表面处理与应用

主要介绍了钛合金齿轮在制造过程中关键的表面处理技术,结合钛合金齿轮在运行过程中的受力特征及钛合金表面无氢渗碳层的结构特点,在其表面制备出TiC+Ti扩散层,不仅提高了齿面的耐磨性能,而且也提高了齿面抗冲击载荷的能力。通过无氢渗碳、热处理及机械加工工序的有效协调,制造出的钛合金齿轮耐磨性能优良、抗冲击振动性能良好、噪声低,已经平稳运行16年。

钛表面辉光等离子渗钯电极结构尺寸的优化

分析了钛表面双层辉光等离子渗钯放电状态中的空心阴极放电,分析认为工件极内部是等电位空心阴极放电,源极与工件极是不等电位空心阴极放电。通过对放电状态下电子的作用分析,论证了源极与工件极距离选择20mm,工件极尺寸选择50mm,气体压力选择20Pa是比较合理的电极结构尺寸和气体压力参数。

多弧离子镀中真空等离子体静电探针诊断方法的研究

多弧离子镀中的等离子体是由辉光等离体和弧光等离子体迭加而成的。本文主要叙述了这种等离子体诊断方法和对用静电探针诊断这种等离子体的研究成果。这套等离子体诊断系统性能稳定，是目前国内外用于诊断多弧离子镀中等离子体的首套系统。用它诊断出的等离子体参数是首次对这种等离子体的数量描述。等离子体参数为；在真空度为２．６７Ｐａ～１０．６Ｐａ，放电电流为５０Ａ～８０Ａ，工件偏压为０～—２ｋＶ的条件下，等离子体密度在１．３×１０１５ｍ－３～２．３×１０１５ｍ－３范围内，电子温度在４３０至６６０ｅＶ范围内，空间电位相对于阳极为正，且在２伏至３伏范围内。

钛建材及表面处理技术

介绍了钛材在建筑物防酸雨、耐海洋气候等方面的性能 ;举例介绍了钛材在建筑上的应用以及建筑物对钛表面的要求 ;钛建材的表面处理方法主要是光整轧制法、酸洗法、复合法、喷砂法和着色法等 5种工艺 ;列举出世界上使用钛建材的主要建筑物的钛材用量和表面处理方法。

铌合金表面高温抗氧化涂层

介绍了铌合金表面高温抗氧化涂层的4大体系——耐热合金涂层、铝化物涂层、硅化物涂层和贵金属涂层的组成、特点及制备条件。我国研究人员围绕飞机发动机涡轮叶片和火箭发动机燃烧室及尾气喷管用铌合金的防护进行了大量研究工作,研制的高温抗氧化涂层已经用于49kN推力发动机铌合围裙和姿态控制铌合金喷管。通过研究认为,PVD和传统熔烧工艺相结合的新工艺及纳米涂层技术是今后铌合金表面高温涂层制备的研究方向。