鈦、鎂合金表面功能膜的制備及性能研究.pdf

1、鈦、鎂及其合金具有密度低、比強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，在航空航天、汽車、電子、軍工等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。本文研究了TA2純鈦、TC4鈦合金及AZ91鎂合金表面功能薄膜制備工藝，采用SEM、XRD、AFM、FT-IR及電化學(xué)測(cè)試等手段對(duì)涂鍍層、腐蝕產(chǎn)物等物理化學(xué)性能進(jìn)行了檢測(cè)、分析。
　　采用微弧氧化(MAO)的方法在TA2純鈦表面制備了具有光催化性能的TiO2薄膜。研究了電解液體系和添加劑V5+對(duì)TiO2薄膜光催化性能的影響。不同電解液

2、中形成的陶瓷膜表面形貌差異較大，光催化性能也不同，其中在復(fù)合電解液15g/LNa3PO4+5g/LNa2SiO3+2g/LNaAlO2中制備的薄膜表面多孔，細(xì)膩，比表面積較大，其主要成分是銳鈦礦相型TiO2，其平均粒徑為2.30nm,光降解亞甲基藍(lán)溶液去除率最大可達(dá)到63％。V5+引入電解液中，微弧氧化薄膜形貌發(fā)生變化，孔洞增大、表面粗糙，當(dāng)摻雜V5+的量逐漸增加時(shí)，發(fā)現(xiàn)銳鈦礦TiO2峰的強(qiáng)度逐漸增加，TiO2的粒度降低。當(dāng)加入V5+0

3、.3g/L時(shí)生成的TiO2薄膜光催化效果最好。
　　采用化學(xué)鍍(EN)的方法在TC4鈦合金表面制備了金屬鎳層。研究浸鋅活化工藝對(duì)化學(xué)鍍層的影響，優(yōu)化出浸鋅溶液和化學(xué)鍍液組成及操作條件分別為:氟化氫銨15g/L，硫酸鋅15g/L，浸鋅溫度40℃，浸鋅時(shí)間50s和硫酸鎳(NiSO4·9H2O)28g/L，次亞磷酸鈉(NaH2PO2·2H2O)30g/L，乳酸(C3H6O3)25ml/L，溫度90℃，pH值5.2。采用MAO/EN結(jié)合法

4、制備的TC4金屬鎳層具有較好的晶胞結(jié)構(gòu)，對(duì)鍍鎳層的沉積過程進(jìn)行研究表明，鎳的生長(zhǎng)是在微孔周圍慢慢向內(nèi)“吞噬”進(jìn)行的，被“吞噬”的孔洞處逐漸形成微小的晶胞，繼續(xù)施鍍，鎳顆粒逐漸長(zhǎng)大。電化學(xué)極化曲線表明微弧氧化膜經(jīng)過化學(xué)鍍鎳的封閉處理，腐蝕電位正移，腐蝕電流下降2個(gè)數(shù)量級(jí)，EIS分析顯示化學(xué)鍍鎳層具有很高的極化電阻，極大地提高了基體的耐蝕性。
　　采用化學(xué)轉(zhuǎn)化的方法在AZ91D鎂合金基體上制備了鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜，其優(yōu)化的最佳處理液配方為:

5、pH為3.5，轉(zhuǎn)化液溫度為70℃，Na2MoO4濃度為40g/L，化學(xué)轉(zhuǎn)化的時(shí)間為50min。該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜的主要成分為Mg2Mo3O8和MgMoO4。進(jìn)一步用陰極電沉積法在轉(zhuǎn)化膜表面負(fù)載TiO2光催化薄膜，得到最佳工藝條件為:電流密度10mA/cm2;沉積時(shí)間20min;0.9mlNH3H2O(200mL溶液中)。電化學(xué)測(cè)試分析表明該TiO2復(fù)合薄膜的耐蝕性優(yōu)于單獨(dú)鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜及鎂合金基體，對(duì)鎂合金能起到保護(hù)的作用。
　　采用化

6、學(xué)沉積法和電沉積法在鎂基陶瓷膜上制備的CaP/殼聚糖類涂層，其適宜工藝條件分別為:室溫、殼聚糖2ml、沉積時(shí)間3-4h;電流密度為1～3mA/cm3，溫度為30℃，殼聚糖的加入量為3～5ml?；瘜W(xué)沉積法得到的涂層結(jié)構(gòu)呈片狀和團(tuán)簇狀結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)，電沉積法制得的結(jié)構(gòu)為單一的片狀“蝴蝶花”型，膜層截面顯示與基體結(jié)合良好。兩種方法制得的CaP/殼聚糖復(fù)合薄膜均是由TCP、DCPD所構(gòu)成，其中化學(xué)沉積法涂層還含有少量的HA。
　　CaP/殼

7、聚糖復(fù)合薄膜在SBF中的礦化行為表明，通過兩種方法制備的生物薄膜均表現(xiàn)良好的生物相容性。但隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)膜層表面結(jié)構(gòu)還是發(fā)生了變化，化學(xué)沉積的CaP薄膜結(jié)構(gòu)逐漸形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);電沉積的磷片狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鋸齒，局部出現(xiàn)腐蝕坑，溶液中檢測(cè)到Ca離子和P離子的存在。SBF中的電化學(xué)測(cè)試分析表明:CaP復(fù)合薄膜的自腐蝕電位較微弧氧化膜及Mg基體均有所提高，極化曲線的鈍化區(qū)間增加，自腐蝕電流明顯下降;EIS測(cè)試表明CaP復(fù)合膜具有很高的極化電阻，膜容