NiTi合金微弧氧化陶瓷膜层的研究

发布时间：2017-11-04 17:19

  本文关键词：NiTi合金微弧氧化陶瓷膜层的研究

  更多相关文章： NiTi 合金 微弧氧化 陶瓷膜层 机理 耐腐蚀性

【摘要】：近等原子比的Ni Ti合金因具有形状记忆特性、超弹性、耐磨性、耐腐蚀性等优异性能而被应用于生物医学领域中,作为医用替代材料,Ni Ti合金表面不能和骨组织能形成化学建和,且将未处理Ni Ti合金植入生物体后,会释放具有毒性的Ni离子,采用微弧氧化方法对Ni Ti合金进行表面改性可以有效改善以上问题。本文在恒流模式下选取Na Al O2、Na2Si O3电解液对Ni Ti合金进行微弧氧化处理,综合研究了电解液成分和浓度、氧化时间对膜层质量的影响,利用SEM、XRD、XPS、腐蚀试验等方法研究了微弧氧化膜层的形貌特征,物相成分组成和耐腐蚀性等。实验结果表明:经微弧氧化改性的Ni Ti合金表现出良好的力学性能和耐腐蚀性。通过此方法探索了不同电解液成分下微弧氧化机理的区别。选取在Na Al O2电解液下,在恒流模式下对Ni Ti合金进行微弧氧化处理,通电后试样表层很快形成一层膜,随着反应进行膜层厚度逐渐增加,表面粗糙度也增加,经检测初期膜层主要为Al2O3,且未发现Ni和Ti元素的化合物,研究表明Ni Ti合金在在Na Al O2电解液体系里主要靠电解质的沉积作用,并且随时间的增加,膜层逐渐增厚,且表现出起弧打火现象,在此条件下所制的膜层结合力特别差,在室温下放置一定时间,膜层就会出现自然脱落现象。选取Na2Si O3为电解液,同样在恒流模式下进行,发现在加载电流后很长一段时间内,表面变化不明显,只是简单发生阳极氧化过程,电压随时间变化分为两个区域:缓慢增长区和跃增区,膜层表面形貌为粗糙多孔状,满足了与骨组织结合良好生物相容性特点,对初期绝缘膜层形成机制的探索,发现在开始很长阶段,Ni Ti合金表面的Ni元素进入到溶液的速度大于Ti,使得表面出现留Ti失Ni的现象,并且Ti在外加电流作用下发生阳极氧化,形成初期的绝缘膜层,为后续微弧氧化的发生创造了条件,后期溶液中的溶质Na2Si O3参与到反应中,并且加剧了反应的进行,实验中表现出电压随时间变化趋势出现跃升变化现象,实验中还对比了不同浓度Na2Si O3对膜层厚度,表面硬度等影响,以此探索出比较优异的工艺参数。经过微弧氧化表面改性的的Ni Ti合金,其表面的耐腐蚀性明显提高,并且有效的抑制了Ni离子的释放,尤其在不同浓度Na2Si O3电解液处理的试样的动电位极化曲线表明,耐腐蚀性不是随浓度增加一直增强的,在42g/L Na2Si O3时膜层耐腐蚀最好,相比基体材料,处理后试样的自腐蚀电流密度降低两个数量级,腐蚀电位提高0.3V,处理后的试样Ni离子溶出量降低幅度很大。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.453

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 熊仁章,盛磊,杨生荣,余来贵;添加剂对铝合金微弧氧化陶瓷涂层结构和耐磨性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2002年03期

2 邓志威，薛文彬，汪新福，，陈如意，来永春;铝合金表面微弧氧化技术[J];材料保护;1996年02期

3 孔庆山;等离子体增强的电化学表面陶瓷化工艺技术（PECC技术）[J];材料工程;1996年04期

4 王如萌;储成林;李艳芬;尹立红;浦跃朴;董寅生;林萍华;朱剑豪;;镍钛合金光催化高级氧化表面改性与生物相容性[J];稀有金属材料与工程;2008年11期

5 李强;于景媛;孙旭东;;多孔NiTi合金直流-脉冲阳极氧化表面改性研究[J];稀有金属材料与工程;2010年07期

6 刘敬肖,杨大智,徐久军,陈吉华,蔡英骥;离子束合成TiO_2薄膜对医用NiTi合金表面的改性[J];材料研究学报;2001年04期

7 张松;王强;张春华;文效忠;;激光表面改性对NiTi形状记忆合金腐蚀行为的影响[J];材料研究学报;2006年04期

8 李年莲;丁红燕;刘爱辉;;医用NiTi合金表面改性技术研究进展[J];腐蚀与防护;2014年05期

9 刘鹏;燕颖;潘欣;杨维虎;蔡开勇;陈亚芍;;NiTi合金表面液相阴极等离子体沉积氧化铝陶瓷涂层的研究[J];材料导报;2012年12期

10 杨贤金,朱胜利,崔振铎;Ni-Ti合金表面化学修饰钙磷层的表面特性[J];金属热处理;2001年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张可敏;医用金属材料的强流脉冲电子束表面改性研究[D];大连理工大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 葛振东;钛及镍钛合金表面微弧氧化生物涂层的研究[D];大连理工大学;2009年

本文编号：1140383