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纯钛表面超疏水性着色膜的制备及性能

中国表面工程 2020年第3期33卷 61-70页

作者：郑志军何蕊陈均焕高岩李浩华南理工大学机械与汽车工程学院广州510641 华南理工大学材料科学与工程学院广州510641 广东出入境检验检疫局广州510623

以Na2HPO4·12H2O溶液作电解液对纯钛表面先进行阳极氧化,再用氟硅烷做表面修饰,在纯钛表面制备出超疏水性着色膜。结果表明,钛基体的前处理工艺,阳极氧化电流、电压和时间是影响超疏水性着色膜的重要参数。相比化学抛光,机械抛光的前... 详细信息

以Na2HPO4·12H2O溶液作电解液对纯钛表面先进行阳极氧化,再用氟硅烷做表面修饰,在纯钛表面制备出超疏水性着色膜。结果表明,钛基体的前处理工艺,阳极氧化电流、电压和时间是影响超疏水性着色膜的重要参数。相比化学抛光,机械抛光的前处理能获得更加光亮的彩色膜。电压一定时,随时间延长,着色膜的颜色饱和度下降,但水接触角提高;时间一定时,随电压升高,颜色饱和度下降,水接触角呈升高趋势。总体来看,当阳极氧化电压为30 V,阳极氧化时间为6 h时,可以获得膜厚约为3~4μm蓝色膜,并具有较好的超疏水性(水接触角可达(156.1±1.3)°)和耐磨性,具有"花瓣状"的粗糙微纳结构,既微米级的花瓣状凸起和纳米级的薄片,这有利于膜的超疏水性。耐污试验进一步表明,上述工艺制备的超疏水性着色膜具有优异的自清洁和耐污染能力。

关键词：纯钛阳极氧化着色膜超疏水性

纯钛表面微弧氧化TiO2-B4C复合陶瓷膜耐磨耐蚀性研究

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稀有金属材料与工程 2020年第1期49卷 116-124页

作者：王先于思荣赵严刘丽刘恩洋曹文安袁明中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580 宁波吉利汽车研究开发有限公司浙江宁波315336 中国石油大学(华东) 山东青岛266580

采用微弧氧化工艺,并掺杂B4C颗粒来制备耐磨耐蚀性优异的复合陶瓷膜,系统研究掺杂B4C含量对陶瓷膜微观形貌、物相组成、与基体结合力、显微硬度、粗糙度、耐磨性与耐蚀性的影响。结果表明:相比TiO2陶瓷膜,掺杂B4C颗粒的复合陶瓷膜更均... 详细信息

采用微弧氧化工艺,并掺杂B4C颗粒来制备耐磨耐蚀性优异的复合陶瓷膜,系统研究掺杂B4C含量对陶瓷膜微观形貌、物相组成、与基体结合力、显微硬度、粗糙度、耐磨性与耐蚀性的影响。结果表明:相比TiO2陶瓷膜,掺杂B4C颗粒的复合陶瓷膜更均匀致密,且由金红石型TiO2、锐钛矿型TiO2和B4C组成。随B4C浓度增大,陶瓷膜的膜层结合力、耐磨性与耐蚀性均先增强后减弱。由于具有最致密的表面形貌,TiO2-0.9B4C复合陶瓷膜的膜层结合力最大,为22.6 N。TiO2-0.9B4C复合陶瓷膜的破损时间最长,磨痕宽度最小,分别为19.24 min和384.53μm,耐磨性最好,其磨损机理为磨粒磨损与疲劳磨损。其自腐蚀电位与极化电阻最大,腐蚀电流密度最小,分别为-213.38 mV、5.47×10^4Ω·cm^2和2.37×10^-6A·.cm^2,耐蚀性最好。由Bode相图可知,陶瓷膜均由致密内层和疏松表层组成。

关键词：纯钛微弧氧化 B4C颗粒耐磨性耐蚀性

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纯钛表面载银微弧氧化陶瓷膜的制备及性能

材料工程 2020年第8期48卷 157-162页

作者：杜春燕赵晖赵海涛沈阳理工大学材料科学与工程学院沈阳110159

将微弧氧化和水热处理相结合,在纯钛表面制备载银微弧氧化陶瓷膜,改善其润湿性及耐蚀性,并赋予抗菌性。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)对微弧氧化陶瓷膜层进行表征,通过接触角测试... 详细信息

将微弧氧化和水热处理相结合,在纯钛表面制备载银微弧氧化陶瓷膜,改善其润湿性及耐蚀性,并赋予抗菌性。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)对微弧氧化陶瓷膜层进行表征,通过接触角测试评价膜层亲水性,采用电化学测试对膜层耐蚀性进行评价,抗菌性实验分析膜层抗菌性。结果表明:载银微弧氧化陶瓷膜的表面形貌仍为火山多孔结构,纳米级Ag颗粒均匀分布在微孔周围。载银微弧氧化陶瓷膜的表面主要为TiO2和纳米Ag颗粒。载银微弧氧化陶瓷膜的亲水性比纯钛的亲水性高77.0%,比微弧氧化陶瓷膜的高68.2%。与纯钛相比,载银微弧氧化陶瓷膜的自腐蚀电位提高了0.44 V,与微弧氧化相比增加了0.31 V。微弧氧化陶瓷膜的抗菌率为32.2%,载银微弧氧化陶瓷膜的抗菌率大于99.9%。

关键词：纯钛载银微弧氧化耐蚀性抗菌性

原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第6期51卷 1949-1956页

作者：强萌杨西荣刘晓燕罗雷西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055

室温下,对923及1023 K退火1 h所得的不同原始晶粒尺寸的工业纯钛进行ECAP变形。通过TEM、EBSD、室温拉伸和显微硬度测试研究原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响。探讨纯钛ECAP变形孪生行为和变形机制。结果表明,退火温度越高,原... 详细信息

室温下,对923及1023 K退火1 h所得的不同原始晶粒尺寸的工业纯钛进行ECAP变形。通过TEM、EBSD、室温拉伸和显微硬度测试研究原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响。探讨纯钛ECAP变形孪生行为和变形机制。结果表明,退火温度越高,原始晶粒尺寸越大。1道次变形后,1023 K退火纯钛的晶粒细化效果更显著。4道次变形后,923 K退火纯钛的组织更细小均匀。随着变形道次的增加,屈服强度不断增大,1道次变形后增幅最大,约为100%,且原始晶粒尺寸越大,强度增幅越大。纯钛ECAP变形机制包括位错滑移和孪生,原始晶粒尺寸越大,孪晶数量越多。

关键词：纯钛 ECAP 晶粒尺寸孪晶显微组织力学性能

纯钛表面磷酸氢钙-羟基磷灰石膜层的化学转化及成骨细胞反应

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复合材料学报 2017年第11期34卷 2516-2522页

作者：刘冰肖桂勇吕宇鹏山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061 山东大学材料科学与工程学院济南250061

为了提高医用纯钛的骨修复效果,利用化学转化技术在纯钛表面制备了一层含钙磷化合物的磷酸盐(CaP)转化膜,并通过碱处理,对该转化膜进行羟基转化。利用XRD、FESEM和电化学工作站对CaP转化膜的成分、微观结构和耐蚀性能分别进行分析表征,... 详细信息

为了提高医用纯钛的骨修复效果,利用化学转化技术在纯钛表面制备了一层含钙磷化合物的磷酸盐(CaP)转化膜,并通过碱处理,对该转化膜进行羟基转化。利用XRD、FESEM和电化学工作站对CaP转化膜的成分、微观结构和耐蚀性能分别进行分析表征,通过MC3T3-E1小鼠成骨细胞培养,对覆膜样本的细胞相容性进行评价。研究结果表明,纯钛表面CaP转化膜的主要成分为磷酸氢钙(CaHPO_4·2H_2O),膜层晶体呈块状无规则多级排列,经过碱处理后,膜层晶体表面粗糙度增加,并有新的细小颗粒生成,晶体部分转化为羟基磷灰石(HA)。电化学分析结果表明,经过碱液处理的HA转化膜在生理盐水中表现出了比CaHPO_4·2H_2O转化膜更好的耐蚀性能。体外细胞培养试验证明,覆膜纯钛样本能够有效促进成骨细胞黏附、细胞增殖和分化。

关键词：纯钛转化膜磷酸氢钙羟基磷灰石成骨细胞

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热挤压和旋锻粉末冶金纯钛的组织和力学性能

粉末冶金技术 2022年第3期40卷 239-244页

作者：刘小敏高洪亮杨景然付正容李幸福李聪杨易刘欢朱心昆昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

采用粉末冶金技术结合热挤压和旋锻工艺制备纯钛棒,利用万能试验机、维氏显微硬度仪、金相显微镜、高精度多功能密度计等设备测试纯钛棒的屈服强度、维氏硬度、显微组织和相对密度,研究了纯钛棒的制备工艺及其微观组织结构对材料力学性... 详细信息

采用粉末冶金技术结合热挤压和旋锻工艺制备纯钛棒,利用万能试验机、维氏显微硬度仪、金相显微镜、高精度多功能密度计等设备测试纯钛棒的屈服强度、维氏硬度、显微组织和相对密度,研究了纯钛棒的制备工艺及其微观组织结构对材料力学性能的影响。研究表明,利用粉末冶金技术结合热挤压和旋锻工艺制备的纯钛棒屈服强度是880 MPa,均匀延伸率是4.06%,在拉伸变形过程中发生韧性断裂。纯钛棒显微组织为等轴状的细晶粒组织,平均晶粒尺寸约1μm,组织分布均匀,无明显裂纹和缺陷,有较高的相对密度。

关键词：纯钛热挤压旋锻力学性能

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轧制变形量和退火温度对纯钛力学性能的影响

塑性工程学报 2022年第12期29卷 162-168页

作者：杨易刘小敏刘欢杨景然付正容李幸福李聪朱心昆昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650032

为解决轧制处理后材料延展性较差的问题,进一步改善材料的综合力学性能,采用轧制工艺对工业纯钛分别进行了50%和65%变形量的冷轧试验,然后对变形处理后的试样进行了退火处理。通过单轴拉伸测试、硬度测试和EBSD测试分析了轧制板材退火... 详细信息

为解决轧制处理后材料延展性较差的问题,进一步改善材料的综合力学性能,采用轧制工艺对工业纯钛分别进行了50%和65%变形量的冷轧试验,然后对变形处理后的试样进行了退火处理。通过单轴拉伸测试、硬度测试和EBSD测试分析了轧制板材退火后的力学性能与微观组织。结果表明,对板材进行不同程度的变形处理时,变形量为65%的轧制试样和轧制后退火试样的屈服强度比变形量为50%的轧制试样和轧制后退火试样的屈服强度更高。当板材的变形量相等时,轧制后退火试样的屈服强度随退火温度的升高而降低。经过65%变形处理和480℃/5 min退火处理后的试样具有良好的强度-延展性匹配。

关键词：纯钛轧制退火力学性能

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不同电位下极化后的纯钛表面生物污损行为

电化学 2022年第5期28卷 20-28页

作者：戴昭霞郑大江宋光铃冯丹青苏培厦门大学材料学院海洋材料腐蚀防护研究中心福建厦门361005 厦门大学海洋与地球学院福建厦门361005

钛及其合金作为常用工程材料,虽已广泛应用于海洋环境中,但同时面临着严重的生物污损威胁,因此有必要研究钛表面氧化膜在海水中的电化学行为和生物亲和性的关系,以寻找降低污损的有效表面处理技术。本工作在人工海水中对TA2纯钛直接施... 详细信息

钛及其合金作为常用工程材料,虽已广泛应用于海洋环境中,但同时面临着严重的生物污损威胁,因此有必要研究钛表面氧化膜在海水中的电化学行为和生物亲和性的关系,以寻找降低污损的有效表面处理技术。本工作在人工海水中对TA2纯钛直接施加阴极电位-0.8 V_(SCE)和钝化电位0.5 V_(SCE)进行恒电位极化处理,制备两种不同状态的表面膜,进而跟踪监测纯钛在含小新月菱形藻/舟形藻培养基和天然海水/灭菌天然海水中的电化学行为,并以小新月菱形藻和藤壶幼虫为目标生物,初步探究不同电位下极化后的纯钛表面的生物粘附规律。

关键词：纯钛表面膜海水电化学行为生物污损

聚多巴胺辅助红景天苷改善微弧氧化纯钛的成骨性能

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中国组织工程研究 2022年第10期26卷 1522-1529页

作者：梁鹏晨史俊峰孙苗苗梁冬雨沙爽易清清常庆上海中医药大学研究生院上海市200120 上海交通大学医学院附属第九人民医院·上海口腔医学先进技术与材料工程技术研究中心上海市200011 上海健康医学院附属嘉定区中心医院临床科研中心上海市201800 上海交通大学医学院附属第九人民医院·口腔医学院上海市口腔医学重点实验室上海市口腔医学研究所上海市200011 上海健康医学院分子影像学重点实验室上海市200120

背景:微弧氧化技术目前已被较多用于提高钛植入体骨整合性的研究中,在钛表面构建出多种含不同活性元素的多孔涂层。近年来研究发现,红景天苷具有较好的促成骨活性。聚多巴胺作为材料表面优良的黏合剂和二次吸附的载体具有较好负载活性... 详细信息

背景:微弧氧化技术目前已被较多用于提高钛植入体骨整合性的研究中,在钛表面构建出多种含不同活性元素的多孔涂层。近年来研究发现,红景天苷具有较好的促成骨活性。聚多巴胺作为材料表面优良的黏合剂和二次吸附的载体具有较好负载活性分子的特性。目的:为进一步提高钛表面微弧氧化涂层的促成骨能力,在多孔形貌表面构建骨整合性优良的复合涂层。方法:在纯钛表面制作微弧氧化涂层,记为MAO组;进一步在微弧氧化涂层表面制作聚多巴胺涂层,记为PDA组;在聚多巴胺涂层表面加载1,2,4 g/L的红景天苷,依次记为Sal-1组、Sal-2组、Sal-4组,利用扫描电镜及X射线能谱仪分析各组涂层的微观形貌、表面元素含量及分布;通过CCK-8及荧光染色实验评估各组涂层表面的细胞增殖活性,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色实验观察各组涂层的促成骨分化及矿化能力;利用计算机分子对接技术预测红景天苷分子的潜在促成骨靶点。结果与结论:①扫描电镜显示,5组试件表面为多孔微米形貌结构,平均孔径相似;X射线能谱仪分析显示,通过聚多巴胺载体可将红景天苷加载到微弧氧化涂层表面;②CCK-8实验显示,Sal-2组、Sal-4组培养第3,5天的MC3T3-E1细胞存活率高于MAO组(P钛微弧氧化涂层表面,适当加载量的红景天苷较好地改善了微弧氧化涂层的促成骨活性。

关键词：材料纯钛表面改性微弧氧化聚多巴胺红景天苷成骨活性分子对接