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用微弧氧化技术对钛合金进行的表面改造

发布日期:2020-05-25

钛合金广泛使用于航空航天、化工及生物医疗范畴,可是其硬度较低,抗磨减摩功能差,约束了其使用,因而,使用外表改性技能改进钛合金的外表功能备受重视。通常最常用的办法是进行化学处理或化学氧化,来进步和改进基体与涂覆层的联系力以及外表的耐蚀功能。可是,化学氧化所得到的氧化膜层较薄,耐蚀性和耐久性较差。钛合金外表的氧化膜使得在钛上进行化学镀、电镀难以实现。相比之下,微弧氧化处理当前遍及被认为是最有出路的钛合金外表处理办法。

  微弧氧化,是在电解质溶液中(通常是弱碱性溶液)施加高电压(直流、交流或脉冲)在资料外表原位成长陶瓷氧化膜的进程,该进程是物理放电与电化学氧化、等离子体氧化协同效果的成果。该技能是在一般阳极氧化技能的基础上发展起来的,进一步进步电压,使电压超出法拉第区,到达氧化膜的击穿电压,就会在阳极出现火花放电表象,在资料外表构成陶瓷氧化膜,使等离子体氧化膜既有陶瓷膜的高功能,又坚持了阳极氧化膜与基体的联系力。这些特色使其变成外表工程技能范畴的一个研讨热门。中国哈尔滨工业大学使用微弧氧化技能,在电解液中加入了醋酸钴,从而在TC4合金上生成了耐热冲击陶瓷膜,膜层与基底的联系能高于10MPa,合金在40次循环的热轰动下,照旧坚持稳定,标明微弧氧化处理过的TC4合金具有极好的耐热冲击性。

  近些年来,因为在含钙和磷组分的电解液中生成的微弧氧化膜层具有高的抗磨损、抗腐蚀和生物相容性,在骨移植方面导致研讨者的兴趣。韩国使用微弧氧化技能在纯钛外表上生成纳米晶氢基磷灰石陶瓷层,该膜层中磷灰石陶瓷具有很高的结晶度,具有很强的生物相容性,显现出在整形外科和牙科的修补技能上的使用潜力。中国西安交通大学对微弧氧化生成含钙、磷氧化钛生物活性薄膜进行研讨,成果标明:薄膜由锐钛矿TiO2和金红石TiO2构成,呈内层细密、外层多孔的形态;膜层中钙、磷原子比由内至外逐步增大;膜层经水热处理后,能够转化为含氢基磷灰石的生物活性二氧化钛层。其间的金红石型膜层具有共同的电学功能、力学功能。

  β-Ti因具有优秀的物理功能和生物相容性,被医学界认为是下一代整形外科和牙科的使用金属。为了进步β-Ti和人体骨安排的骨组成,能够使用微弧氧化改进β-Ti的外表的生物活性。中国台湾在β-Ti合金上使用微弧氧化技能制备TiO2陶瓷膜,并在体外和植入日本小鼠大腿末梢进行了试验。成果标明,生成了TiO2膜层,与基底联系结实,表现出比基底纯钛非常好的骨生成能力,更适合使用到医学上植入批改范畴。

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