钛合金在硅酸盐溶液中微弧氧化陶瓷膜的组织结构

利用微弧氧化方法在硅酸盐溶液中在Ti6Al4V合金表面生长出一层厚度达50μm的陶瓷氧化膜,并用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)初步研究了氧化膜的组织结构。该氧化膜由大量金红石型TiO2和SiO2非晶相及少量锐钛矿型TiO2相组成,且膜内层金红石含量比膜外层高。这些相都是由微弧区熔融物快速冷却形成的。硅元素已扩散到膜内层,Ti、Si元素在膜内部分布是不均匀的。

纯钛表面微弧氧化多孔陶瓷膜的结构特性

采用微弧氧化处理技术和电解液成分的优化设计,在纯钛表面制备了含钙磷的多孔复合陶瓷膜,并考察了陶瓷膜的表面形貌、截面形貌、化学成分、物相构成、生物活性及其与基体的结合强度等特性。研究结果表明:纯钛表面微弧氧化后形成了凹凸不平的多孔陶瓷膜,整个膜层分为表层疏松层、中间过渡层和内部致密层三个区域,总厚度为25～40μm,膜层与基体的界面呈'锯齿状'紧密结合。膜层主要由金红石相TiO2和锐钛矿相TiO2构成;膜层中含有Ca,P,O,Ti四种元素,其钙磷比ω(Ca)∶ω(P)为1.528;膜层中的Ti,Ca,P元素呈梯度分布,由表及里Ti含量逐渐增多,Ca和P含量逐渐减少,O元素分布比较均匀。含钙磷多孔复合陶瓷膜具有良好的生物活性,样品经碱液处理后再在快速钙化溶液(FCS)中浸泡4d即有羟基磷灰石(HA)形成;膜层与基体具有高的结合强度,在450V和600Hz时膜层的临界载荷值高达29.5N。

Na_3PO_4Na_2B_4O_7体系中钛合金微等离子体氧化陶瓷膜研究

在钛合金上用微等离子体氧化法制备氧化膜 ,用扫描电镜 (SEM)、X 射线 (XRD)测其表面形貌、相组成 ,并对现象及测试结果进行分析 。

钛合金微弧氧化陶瓷膜微观特性的分析

微弧氧化膜存在微米量级宏孔,这些宏孔对氧化膜特征的研究非常重要。研究了微弧氧化中电流密度对微弧氧化膜的生长速率、结构形貌及相组成的影响,并对氧化膜进行了离子束抛光处理,分析了氧化膜和微孔的组织结构。研究表明:电源频率固定为1500Hz/5μs和氧化膜厚为10μm时,随着氧化电流密度的增大,氧化膜的生成速度和孔径都随之增大,但同一膜厚的氧化层组成成分金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2的相对含量无明显变化;离子束抛光后的氧化膜膜层外疏内密,放电通道内表面更是淀积了电解液溶质、氧化膜颗粒及基材等多种物质的纳米微颗粒。

电极电压对纯钛表面微弧氧化陶瓷膜结构及特性的影响

采用微弧氧化处理技术,在纯钛表面制备了含钙磷的多孔复合陶瓷膜,考察了微弧氧化时的电极电压对复合陶瓷膜的形貌、结构、成分和性能的影响。结果表明:在400～500 V的电压范围内,样品表面均形成了含有钙磷的多孔陶瓷膜,随着电极电压的升高,膜层表面微孔数目减少,孔径增大,膜层厚度增加。在400 V时,膜层的相构成为Ti+锐钛矿相TiO2+Ca3(PO4)2;在450 V和500 V时,膜层的相构成均为Ti+锐钛矿相TiO2+金红石相TiO2,Ca3(PO4)2消失,且随着电压的升高,锐钛矿相TiO2减少,金红石相TiO2增多。膜层中的钙磷摩尔比均随电压的升高而增大。在450 V和500 V时,膜层的临界载荷值分别为29.5 N和14.8 N。

磷酸盐对钛合金微等离子体氧化陶瓷膜结构和耐蚀性的影响

研究了3种磷酸盐分别作为电解质交流微等离子体氧化TC4钛合金所制得的陶瓷膜的耐蚀性,其中3号磷酸盐的效果最好.并在铝酸钠体系和硅酸钠体系下,进一步研究了3号磷酸盐对微等离子体氧化陶瓷膜的结构、形貌、成分和耐蚀性能的影响:磷在陶瓷膜中不形成晶相,而是以非晶相物质沉积在膜层中;铝酸钠体系,磷元素由膜内层向外层逐渐减少;硅酸钠体系,磷元素在膜内、外两层含量高,中间处含量低;两体系下,3号磷酸盐的用量适当增加,陶瓷膜耐点蚀性提高.

硅酸钠对TC4钛合金微弧氧化电极参数及陶瓷膜的影响

硅酸钠是影响微弧氧化过程和微弧氧化膜结构的重要因素之一。采用恒压模式,以Na2SiO3,CH3COONa,EDTA.2Na为溶液,在TC4钛合金表面微弧氧化制备了陶瓷涂层,研究了Na2SiO3浓度对起弧电压,电极电流,陶瓷膜厚度、表面形貌、粗糙度以及陶瓷膜相组成的影响。结果表明:Na2SiO3有降低起弧电压和电极电流的作用;随Na2SiO3浓度的增大,陶瓷膜厚度、表面粗糙度增加;陶瓷膜层主要由锐钛矿型TiO2、金红石型TiO2和无定型硅氧化物相组成,随Na2SiO3浓度的增加,陶瓷膜中的无定型硅氧化物相对含量增加。

重铬酸钾对钛合金表面微等离子体氧化陶瓷膜结构和耐蚀性的影响

在钛合金表面用微等离子体氧化能产生一层陶瓷膜。将重铬酸钾引入磷酸盐电解液将使钛合金微等离子体氧化过程的槽电压升高 ,经对所得微等离子体氧化陶瓷膜表面和截面进行扫描电镜 (SEM )形貌观察 ,发现重铬酸钾的加入使陶瓷膜的致密性增加。XRD分析表明 ,不同电解液中所得膜层都是以锐钛矿型TiO2 为主晶相 ,同时还含有少量的金红石型TiO2 ,重铬酸钾的加入使锐钛矿型TiO2 的含量增加。对膜层进行电偶电流和循环伏安测试表明 ,重铬酸钾的加入使所得的膜层对金属的接触腐蚀降低 。

交流脉冲参数对TC4钛合金微弧氧化陶瓷膜的影响

为了研究交流脉冲占空比和频率对微弧氧化膜的影响。采用恒电流方式对TC4钛合金进行微弧氧化,用扫描电镜和X衍射仪分析膜层的表面形貌及相结构。结果表明:随占空比的增大,微弧氧化膜层的生长速率增大,金红石相TiO2相对含量增加;随频率的增大,微弧氧化膜层的生长速率减小,表面趋于平整,锐钛矿相和金红石相TiO2相对含量与处理频率无关。

电极频率对纯钛表面微弧氧化陶瓷膜特性的影响

采用微弧氧化处理技术在纯钛表面制备了含钙磷的多孔生物活性复合陶瓷膜,研究微弧氧化时的电极频率对复合陶瓷膜的形貌、结构、成分和性能的影响。结果表明：在400-800Hz电极频率下,试样表面均形成了“火山口”喷发特征的含钙磷的多孔陶瓷膜层;膜层厚度随电极频率的升高而减少;膜层主要由锐钛矿相TiO2和金红石相TiO2组成,且金红石相TiO2的含量随电极频率的升高而增多,膜层表面在800Hz时出现大量钙磷盐的沉积,同时非晶现象明显;膜层中的Ca/P值随电极频率的升高而降低;膜层与基体的摩擦力临界载荷值随电极频率的升高呈先升后降的变化规律,在600Hz时的临界载荷值最大。

钛合金微等离子体氧化表面陶瓷膜耐腐蚀性研究

为提高钛合金的耐腐蚀性能 ,在其表面用微等离子体氧化法生长一层陶瓷膜。经扫描电镜 (SEM)测试 ,发现在钛基体上生长了一层厚为 1 5 μm的均匀膜层 ;通过循环伏安和电偶电流法对有无膜层的钛合金进行测试 ,发现有陶瓷膜层的钛合金的耐腐蚀能力明显增强 。

微等离子体氧化陶瓷膜对钛合金耐蚀性的影响

在偏铝酸钠溶液中,利用双向脉冲微等离子体氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长复合氧化物陶瓷膜.分析表明,陶瓷膜由Al2TiO5、α-Al2O3和金红石型TiO2构成,其中Al2TiO5为主晶相,金红石型TiO2含量由膜外层向内层逐渐增多,而α-Al2O3含量由外向内逐渐减少;整个膜层分为致密层和疏松层两部分.陶瓷膜提高了钛合金的耐盐酸和硫酸腐蚀性能.微等离子体氧化陶瓷膜使得钛合金的耐点蚀性能明显提高,同时使TC4钛合金与LY12铝合金之间的电偶腐蚀得到改善.

TC4钛合金微弧氧化因素对生物陶瓷膜中Ca,P相对含量的影响

为了提高钛合金陶瓷膜的生物相容性,采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了一层富含Ca,P的生物活性陶瓷膜。采用SEM,EDS,XRD研究了电流密度、溶液中Ca,P摩尔比、添加剂EDTA.2Na浓度对膜层中Ca,P相对含量(原子分数)及Ca,P摩尔比的影响及微弧氧化生物陶瓷膜层的形貌及组成。结果表明:随着电流密度的增大,膜层中的Ca,P相对含量增加,Ca,P摩尔比也逐渐增加;增大溶液中Ca,P摩尔比,膜层中Ca相对含量有所增加,Ca,P摩尔比也逐渐增加;当加入添加剂EDTA.2Na时,膜层中的Ca相对含量显著增加,从而使膜层中Ca,P摩尔比显著增加;氧化膜由致密的内膜层和多孔的外膜层构成,主要由Ca,P,O,Ti,V元素组成,其相成分主要为金红石和板钛矿型TiO2,并含有一定量的非晶相Ca,P化合物。

钛合金微弧氧化生物活性陶瓷膜润湿性及耐腐蚀性能研究

通过微弧氧化技术(MAO)在Ti6Al4V合金表面获得了富含Ca、P的生物陶瓷膜,对陶瓷膜的物相组成、微观形貌及其在Hank’s模拟体液中的阳极极化行为进行了研究,分析了不同微弧氧化电压对陶瓷膜润湿性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明,所制备的陶瓷膜表面粗糙多孔,主要由锐钛矿、金红石以及少量羟基磷灰石和无定形相组成。随着微弧氧化电压升高陶瓷膜中的金红石和羟基磷灰石的含量增加,陶瓷膜中微孔数量减少,但尺寸增加,孔隙率变化不明显。微弧氧化膜的接触角随微弧氧化电压的升高不断减小,说明润湿性能逐渐改善,陶瓷膜的粗糙度和物相是主要影响因素。微弧氧化膜使合金在模拟体液中发生阳极电阻极化,氧化电压越高耐腐蚀性能越好。

微等离子体氧化陶瓷膜对钛合金接触腐蚀的影响

在铝酸钠溶液中,利用微等离子体氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长复合氧化物陶瓷膜,研究了陶瓷膜的相组成、形貌和陶瓷膜对钛合金接触腐蚀的影响。陶瓷膜由Al_2TiO_5,α-Al_2O_3和Rutile TiO_2构成;整个膜层由致密层和疏松层组成。陶瓷膜层改善了钛合金与LY12铝合金和H62黄铜的接触腐蚀,陶瓷膜层使得钛合金与LY12铝合金电偶对的电偶电流降低为原来的1/7,使得钛合金与H62黄铜的电偶电流降低为原来的1/2。

钛表面微弧氧化羟基磷灰石陶瓷膜的结构及其生物活性

采用微弧氧化技术(MAO),以纯钛(TA2)为基体,在醋酸钙和磷酸二氢钠电解液体系中,制备含羟基磷灰石(HA)的生物活性陶瓷膜,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)和红外光谱(FT-IR)对膜层进行表征,通过体外模拟体液浸泡实验检测膜层的生物活性.结果表明,纯钛经微弧氧化处理10min后,在其表面能生成一层含羟基磷灰石成分的多孔陶瓷膜,该膜层经模拟体液浸泡48h后,其表面覆盖一层含有CO2-3的羟基磷灰石(类骨磷灰石),即该陶瓷膜层具有良好的生物活性.

正向电流密度对纯钛表面氧化物陶瓷膜形态的影响

通过微弧氧化技术,以0.2 mol/L磷酸二氢钠和0.4 mol/L醋酸钙为电解液体系,设定不同的正向电流密度,研究正向电流对在纯钛表面制备氧化物陶瓷膜形态的影响.在纯钛表面制备了含有TiO2和羟基磷灰石成份的陶瓷膜,结果表明,当正向电流密度为15 A/dm2和20 A/dm2时,陶瓷膜的形态较好.

脉冲能量对钛合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响研究

微弧氧化是一种在钛合金基体表面制备致密均匀超硬氧化陶瓷膜层的新方法。从脉冲频率和占空比入手,研究了单脉冲放电能量对钛合金微弧氧化陶瓷膜厚度、表面形貌的影响。结果表明:当占空比固定不变时,随着频率的增加,单脉冲放电能量不断减小,氧化膜的厚度逐渐降低,显微硬度呈降低趋势,氧化膜表面的放电微孔尺寸逐渐减小,微孔数量逐渐增多;当脉冲频率固定不变时,随着占空比的增大,单脉冲放电能量不断增大,氧化陶瓷膜厚度逐渐增大,显微硬度呈增加趋势,氧化膜表面的放电微孔尺寸逐渐增大,微孔数量逐渐减少,表面粗糙度值逐渐增加。

磷酸盐体系下电压对TC4钛合金微弧氧化陶瓷膜层的影响

在磷酸盐体系下采用不同电压对TC4钛合金进行微弧氧化处理,在其表面制得陶瓷膜层,利用扫描电镜、X射线衍射以及能谱仪对膜层形貌结构进行分析,并在w(H2SO4)=20%溶液中进行腐蚀试验。结果表明,膜层的生成相由金红石和锐钛矿构成,随着电压的增加,表面形貌由原先的微孔较小、分布均匀逐渐变到微孔形状不规则,孔径变大,粗糙,并且腐蚀速率提高,耐腐蚀性下降。

钛合金微等离子体氧化陶瓷膜结构与耐酸腐蚀

在铝酸钠溶液中,利用微等离子体氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长复合氧化物陶瓷膜,研究了陶瓷膜的相组成、形貌和陶瓷膜对钛合金耐酸腐蚀的影响.陶瓷膜由Al2TiO5,α-Al2O3和金红石型TiO2构成;整个膜层由致密层和疏松层组成.在盐酸和硫酸中陶瓷膜使得钛合金耐酸腐蚀特性提高了5倍左右.带有陶瓷膜的钛合金在硝酸中的腐蚀速率为膜层的溶解速率.