可降解锌基合金在骨科领域的研究进展

进入21世纪以来,随着材料科学的进步,医用金属植入材料从传统的316L不锈钢、钛合金等惰性金属材料逐渐转向可降解金属材料。可降解金属材料由于其良好的生物相容性和适宜的降解速率,可以在完成植入任务时被人体吸收,无需二次手术将内植物取出,从而引起广泛关注。在过去的10多年里,镁和铁及其合金作为医用可降解金属被广泛研究。锌是人体所必需的营养元素之一,因具有良好的生物相容性和适宜的降解速率,锌基合金在最近几年里成为继镁基和铁基合金之后又一具有广泛应用前景的医用可降解金属。然而,对锌基合金的设计和制备等仍处于初步阶段,还有大量的研究工作需要完成。综述了生物降解锌近年来用于骨科领域的研究进展,重点讨论了锌及其合金的力学性能、生物降解性能和生物相容性以及锌的合金化和制造技术之间的关系。

铝、铜、镁对铸态锌基合金组织和阻尼性能的影响

研究了铝、铜、镁等合金化元素对铸态锌基合金组织和室温下阻尼性能的影响， 利用悬臂梁法测试了合金的阻尼性能。结果表明， 锌铝二元合金随铝含量增加， 初生α相增多， 共晶体逐渐减少直至消失。镁、铜等合金元素对Ｚｎ２７ ％ Ａｌ 合金α相的大小和分布无大的影响。镁、铜可固溶于基体中， 当其含量较高时， 分别在组织中形成ＭｇＺｎ２ 化合物和ＣｕＺｎ５ 化合物， 分布于晶界。铝含量在６ ％ ～６０ ％ 范围内的锌铝合金在铸态下均具有高的阻尼能力； 铜、镁等合金化元素的加入降低了Ｚｎ２７ ％ Ａｌ合金的阻尼性能。ＺｎＡｌ 系合金的高的阻尼性能是在外部的交变应力作用下， 晶界和相界间的粘滞性滑动以及α相发生局部的微塑性变形，

稀土对锌基合金镀层耐腐蚀性能的影响

本文通过盐雾实验、均匀腐蚀实验及电化学方法测量弱极化区双向极化曲线和交流阻抗。展示了纯Zn及Zn-Al,Zn-Al-RE合金在NaCl溶液中的腐蚀情况。用上述不同的实验方法得到了一致的规律。即Zn中掺Al或Al-RE都使Zn的耐蚀性增强。Zn中加入Al-RE耐蚀性尤佳。本文还对稀土提高耐蚀性的原因进行了讨论。

高铝锌基合金(30%～45%Al)耐磨性能的研究

研究了铝含量分别为30％、40％、45％的锌基合金在不同状态下的耐磨性能,试验结果表明:在保证铸件良好健全度的前提下,这些锌基合金的耐磨性能明显优于锡青铜ZCuSn6Zn6Pb3和铝青铜ZCuAl9Fe4;适当的铸态时效可以提高高铝锌基合金的耐磨性。此外,还分析了铸件健全度对耐磨性能的影响,并对高铝锌基合金的耐磨机理作了初步的探讨。

电镀锌基合金的应用与发展

综述了电镀锌基合金(Zn-Ni、Zn-Co、Zn-Fe、Zn-Sn)的工艺特点、镀层性能及其应用,对几种合金镀层的性质进行了对比。结果表明,经钝化处理的锌基合金镀层其耐蚀性大大提高,镀层的防护性能与合金组成密切相关。

电镀防护性锌基合金镀层钝化膜的耐蚀性

防护性锌基合金(Zn-Ni、Zn-Fe、Zn-Co)镀层钝化膜的耐蚀性比锌镀层钝化膜提高2～4倍。XPS及AES分析表明,合金镀层钝化膜与锌镀层钝化膜均由CrO_3、Cr_2O_3、Zn(OH)_2、ZnO及H_2O等组成,并且CrO_3/Cr_2O_3的相对含量和Zn(OH)_2/ZnO的相对含量也基本相同。它们的区别在于:合金镀层钝化膜中总铬量较高,膜层完整、致密,镀层/钝化膜界面存在铁系金属的富集层,这是锌基合金镀层钝化膜具有高耐蚀性的主要原因。

添加稀土元素的锌基合金牺牲阳极的研究

研究了几种锌基牺牲阳极材料,如Zn-Al、Zn-Al-Cd和Zn-Al-Cd-RE。考查了材料的电化学性能和在海水中的腐蚀情况,采用金相显微镜和SEM研究了材料的组织与性能。研究结果表明,添加稀土元素可以改善锌基牺牲阳极材料的性能,如晶粒得到细化和均匀。当锌基合金中的添加元素Al、Cd和RE的含量分别为0.5%、0.1%、1.0%时,材料的开路电位、自腐蚀电流和腐蚀速度分别为-1.0519V、328.1μA/cm2和0.010518g/cm2。

稀土在高铝锌基合金的作用

高铝锌基合金(特别是ZA-27台金)是当前国际上发展很快的合金材料之一。

高铝锌基合金的力学性能与显微组织研究

研究了五种不同铝含量(30%～50%)的锌基合金在室温、100℃和200℃时的力学性能及影响因素。结果表明:高铝锌基合金的组织为初生α′相枝晶和α与η相的共析体及少量ε相、Mn相和共晶体等。随着合金中含铝量的增多,α′相枝晶增多,共析体减少。在室温下ZA45具有较高的力学性能;ZA50具有较高的高温力学性能。

塑料模用锌基合金的特点与展望

阐述了锌基合金制作塑料模具的优势和存在的问题 ,今后应当在合金材料配比、制作工艺和后期处理方面努力。随着市场对多品种小批量的塑料件的需求 ,锌基合金塑料模具将会获得极大的发展。

电镀锌基合金工艺的发展及应用

综述了锌与铁族金属形成二元合金的电镀工艺及应用情况，其中主要对锌－镍、锌－钴、锌－铁合金电镀工艺方法和特点作了较详细的论述。

锌基合金挤压型材的组织与性能

对自行研制的一种锌基合金(可取代HPb59-1黄铜)的挤压型材组织与性能进行研究,并与某厂研制的一种锌基合金进行比较。结果表明:自行研制的锌基合金在挤压温度为350℃,挤压比为17.5和挤出速度为20mm/s的挤压工艺下可顺利实现挤压成形;挤压所得表链型材抗拉强度达到375MPa,切削性能良好,组织致密,表面质量好;挤压后合金组织为完全再结晶组织,其局部还出现再结晶晶粒聚集长大的现象;在人造海水中腐蚀30d后没有明显的晶间腐蚀倾向。

高锌基合金的应用现状及前景

从锌合金的力学性能、耐磨性能、工艺性能和经济性能等方面,阐述了锌基合金的应用现状,并对锌基合金的发展前景进行了预测。

高铝锌基合金的摩擦磨损性能与磨损机制

高铝锌基合金是铜合金和铝合金等高强度磨损件的理想替代材料，虽然人们已经就其耐磨性能进行了一些研究，但对这种合金更全面的摩擦学性能研究，尤其是有关它的磨损机理之研究却还是一个尚未深入开展的课题。为了对合理选用高铝锌基合金材料提供科学依据，在干摩擦和３０＃机械油润滑条件下，对高铝锌基合金同材质摩擦副及其与４５＃钢配副的摩擦磨损性能在ＳＲＶ滑动摩擦磨损试验机和Ｍ２００磨损试验机上进行了考察，并且利用俄歇电子能谱仪、扫描电子显微镜和Ｔａｌｙｓｕｒｆ５Ｐ－１２０形貌检测系统等分析和检测了磨损表面的组成变化、形貌和磨痕特征，提出了ＺＡ２７合金在不同工况下的磨损机制．

改进高热强锌基合金的新思路

锌基合金的高温强度差。评述了其原因,提出采用喷雾沉积技术有可能大幅度改善其高温强度。

电镀锌基合金的耐蚀性

近年来,在表面处理方面,由于锌基合金呈现出很多优良的性能,特别是高的防护性,已越来越受到人们的青睐.对电镀锌基合金(主要是锌与铁族形成的合金)的性能进行了综述,并重点讨论了锌基合金的耐蚀性.

高铝锌基合金(30%～50%Al)摩擦磨损性能研究

采用MMW1型摩擦试验机对五种不同含铝量的高铝锌基合金在室温、100℃和干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了试验。结果表明:室温时随着滑动速度的增加,合金的摩擦性能提高,磨损性能增强,ZA30在400r/min时摩擦磨损性能较好,摩擦系数为0.0483;载荷增加时锌基合金的摩擦性能随含铝量增加呈增强趋势,耐磨性能也随之增强,以ZA45为较好;100℃时,ZA30具有较好的摩擦磨损性能;高铝锌基合金干摩擦时摩擦磨损性能明显下降。

柠檬酸盐-酒石酸盐体系锌基合金碱性无氰镀铜工艺

以柠檬酸盐、酒石酸盐为主配位剂,研究了锌基合金上碱性无氰镀铜工艺。镀液组成和工艺条件为:二水合氯化铜16g/L,柠檬酸钾82g/L,酒石酸钾钠20g/L,胺化合物29g/L,硼酸30g/L,氯化钾28g/L,氢氧化钾20g/L,光亮剂0.01mL/L,温度45°C,pH为9(用KOH或盐酸调节),镀液搅拌,电流密度1.0A/dm2。研究了搅拌、镀液温度、pH、铜离子质量浓度和添加剂对镀层外观的影响。测试了镀液的电流效率,深镀能力,分散能力,抗杂质能力,与基体的结合力,表面形貌和结构。结果表明,添加剂体积分数在0.01～1.50mL/L范围内均可获得光亮的镀层;电流效率随电流密度、温度和pH的提高而增大;镀液有较强的抗杂质能力,深镀能力达100%,分散能力为84.1%,电流效率在90%左右。镀层晶粒细小、致密、平整,颗粒分布均匀,与基体结合牢固。

粒子增强铸造锌基合金复合材料的力学及摩擦磨损特性

研究发现,加入不同种类、不同含量的粒子的铸造锌基合金复合材料,其力学性能、热膨胀系数及摩擦磨损有明显不同。加入适量的粒子,除室温抗拉强度略有下降外,其它性能均明显改善:SiC粒子效果最好,其次是结晶硅,再次是Al_2O_3粒子。由实验结果看出,铸造锌基合金粒子复合材料较耐磨锡青铜及铅青铜的摩擦磨损性能明显改善。同时,作者还分析了产生上述现象的原因。

高铝锌基合金粉末冶金材料及其摩擦学特性初探

初步研究了高铝锌基合金的粉末冶金工艺及其材料的摩擦磨损性能。通过气喷气冷法制取合金粉末，用压制后真空烧结的方法制备高铝锌基合金粉末冶金材料。实验结果表明，高铝锌基合金的粉末冶金试样在干摩擦和油润滑条件下的磨损率及摩擦系数均小于同一合金的铸造试样，但其压溃强度有待提高。