镁合金表面电化学沉积制备羟基磷灰石涂层及耐腐蚀性能的研究

采用电化学沉积技术和水热合成技术在镁合金表面制备出均匀的羟基磷灰石(HA)涂层。运用扫描电镜(SEM)分析涂层的微观形貌、运用能谱(EDS)分析涂层的元素组成、和运用X射线衍射仪(XRD)分析涂层相的组成,并且在人体模拟液(SBF)中考察了其电化学性能。结果表明:与恒电流沉积制备出的HA相比,脉冲电流沉积制备出的涂层更加均匀致密;与镁合金基体的自腐蚀电流密度8.407×10^(-4) A/cm^2比较,恒电流和脉冲电流沉积的涂层自腐蚀电流密度分别为2.780×10^(-5)和5.582×10^(-7) A/cm^2,其耐蚀性明显得到提高。在镁合金表面用电化学沉积法制备的羟基磷灰石涂层可以有效的降低镁合金的降解率,从而使得镁合金进一步应用于生物材料。

不同催化剂对镁合金表面SiO_2-ZrO_2涂层耐蚀性的影响

镁合金表面溶胶凝胶涂层存在易析出氢气、涂层缺陷多及防腐性能提升不明显等问题。为改善这些问题利用Ce(NO_3)_3催化制得SiO_2-ZrO_2溶胶并旋涂3层于AZ91D镁合金表面,并与HCl催化制得的镁合金表面SiO_2-ZrO_2溶胶涂层进行对比分析。采用扫描电镜和傅里叶红外光谱等分析涂层微观形貌和化学成分;通过接触角测试涂层亲疏水性;利用极化曲线和电化学阻抗谱对比研究不同催化剂加入的溶胶凝胶层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果显示:与HCl催化制得的镁合金表面SiO_2-ZrO_2溶胶涂层相比,Ce(NO_3)_3催化制得的涂层表面微观缺陷少;接触角由84.2°增大到93.5°;同镁合金基体自腐蚀电流密度1.480×10^(-4) A/cm^2相比,HCl催化和Ce(NO_3)_3催化涂层的自腐蚀电流密度分别为2.562×10^(-6) A/cm^2和7.821×10^(-7) A/cm^2,其耐蚀性提升明显;HCl和Ce(NO_3)_3催化涂层阻抗极化电阻值由镁合金基材的224.9Ω分别增大至4 401Ω和53 888Ω,HCl催化涂层的失效时间为1 d,Ce(NO_3)_3催化涂层失效时间延长为3 d。可见,两种催化剂制备的涂层,Ce(NO_3)_3催化涂层防护更持久,耐蚀性更好。

TC4合金表面制备Zr和Zr-O合金层的组织及性能

利用双辉离子渗金属技术在Ti6Al4V(TC4)合金表面制得锆合金层,进而利用MP-CVD技术使合金层氧化,使表面形成致密的氧化锆合金层,以提高TC4合金的耐蚀性以及耐磨性。利用SEM、XRD分析了锆及氧化锆涂层的表面形貌及物相组成。利用显微硬度计测试锆合金层及氧化锆合金层的表面硬度。利用往复式摩擦磨损试验机测试样品的摩擦性能。利用动电位极化曲线研究了锆合金层及氧化锆合金层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果显示,与基体TC4合金相比,锆及氧化锆合金层均有更高的显微硬度、较低的摩擦因数和比磨损率,以及更高的耐腐蚀性;其中氧化锆合金层效果更好,其比磨损率仅为基体的7.15%,腐蚀速率比基体降低两个数量级。