用微弧氧化技术对钛合金进行表面改性
发布时间:2014-10-21 05:52
作者:互联网
来源:
43
钛合金广泛应用于航空航天、化工及生物医疗领域,但是其
硬度较低,抗磨减摩性能差,限制了其应用,因此,利用表面改性技术
改善钛合金的表面性能备受关注。通常最常用的方法是进行化学处理或化学氧化,来提高和改善基体与涂覆层的结合力以及表面的耐蚀性能。但是,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
金表面的氧化膜使得在钛上进行
化学镀、
电镀难以实现。
相比之下,微弧氧化处理目前普遍被认为是最有前途的钛合金表面处理方法。微弧氧化,是在
电解质溶液中(一般是弱碱性溶液)施加高电压(直流、交流或脉冲)在材料表面原位生长
陶瓷氧化膜的过程,该过程是物理放电与电化学氧化、
等离子体氧化协同作用的结果。该技术是在普通阳极氧化技术的
基础上发展起来的,进一步提高电压,使电压超出法拉第区,达到氧化膜的击穿电压,就会在阳极出现火花放电现象,在材料表面形成陶瓷氧化膜,使等
离子体氧化膜既有
陶瓷膜的高性能,又保持了阳极氧化膜与基体的结合力。这些特点使其成为表面工程技术领域的一个研究
热点。我国哈尔滨工业大学利用微弧氧化技术,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,膜层与基底的结合能高于10MPa,合金在40次循环的热震动下,依旧保持稳定,表明微弧氧化处理过的TC4合
金具有极好的耐热冲击性。近两年来,由于在含
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,在骨移植方面引起研究者的兴趣。韩国利用微弧氧化技术在纯钛表面上生成纳米晶氢基
磷灰石陶瓷层,该膜层中磷灰
石陶瓷具有很高的结晶度,拥有很强的生物相容性,显示出在整形外科和牙科的修补技术上的应用潜力。我国西安交通大学对微弧氧化生成含钙、磷
氧化钛生物活性
薄膜进行研究,结果表明:薄膜由
锐钛矿TiO2和
金红石TiO2构成,呈内层致密、外层多孔的形态;膜层中钙、磷原子比由内至外逐渐增大;膜层经水
热处理后,可以转化为含氢基磷灰石的生物活性二氧化钛层。其中的金
红石型膜层具有独特的
电学性能、力学性能。β-Ti因具有优良的物理性能和生物相容性,被医学界认为是下一代整形外科和牙科的应用
金属。为了提高β-Ti和人体骨组织的骨合成,可以利用微弧氧化改善β-Ti的表面的生物活性。中国台湾在β-Ti合金上利用微弧氧化技术制备TiO2陶瓷膜,并在体外和植入
日本小鼠大腿末梢进行了试验。结果表明,生成了TiO2膜层,与基底结合牢固,表现出比基底纯钛更好的骨生成
能力,更适合应用到医学上植入修正领域。(一员)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。