阳极氧化电压对钛合金TC4阳极氧化TiO2膜层表面的影响

材料研究学报, 2015, 29(12): 895-903.

阳极氧化电压对钛合金TC4阳极氧化TiO2膜层表面的影响

严继康 ^1, , 杨钢 ^2, , 唐婉霞 ^3, , 吴云峰 ^4, , 方树铭 ^5, , 施哲 ^6,

1.昆明冶金研究院昆明 650031;昆明理工大学材料科学与工程学院昆明 650093

2.昆明冶金研究院昆明 650031

3.昆明冶金研究院昆明 650031;昆明理工大学材料科学与工程学院昆明 650093

4.昆明冶金研究院昆明 650031

5.昆明冶金研究院昆明 650031

6.昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明 650093

基金项目: 国家自然科学基金51362017和云南省重大科技专项2012ZE008资助项目. Supported by National Natural Science Foundation of China No.51362017 and the Major Science and Technology Projects in Yunnan Province No.2012ZE008.

关键词：无机非金属材料 , TC4钛合金 , 阳极氧化 , 表面处理 , TiO2膜层

Effect of Applied Voltage on Performance of Anodic Oxidation Films of TiO2 on TC4 Alloy

Keywords： inorganic non-metallic materials , TC4 titanium alloy , anodic oxidation , surface treatment , TiO2 oxide film

在草酸盐、硅酸盐和磷酸盐电解液体系中,在钛合金Ti-6A1-4V(TC4)表面制备阳极氧化TiO2膜层,研究了TiO2膜层的表面显微结构、化学组成和生物活性.在室温用恒压阳极氧化法制备TC4表面阳极氧化TiO2膜,以TC4为阳极,不锈钢为阴极,电解液组成为:20 g/L的Na2C2O4、10g/L的Na2SiO3·9H2O、9.25 g/L的NaH2PO4和2g/L的NaOH,阳极氧化电压为10-120 v,氧化时间50 min,电源频率200 Hz.用XRD、AFM、SEM及XPS等手段分别测量了膜层的物相、三维形貌、氧化膜层表面的显微结构及化学组成.结果表明:氧化电压对TiO2膜层的物相组成基本没有影响,氧化膜层呈非晶态TiO2.当氧化电压为30V时,TiO2膜层表面由孔径1.3 μm左右的孔和凸起颗粒组成的粗糙结构,随着氧化电压增加表面凸起颗粒逐渐减少,粗糙度降低,当氧化电压为100V时场致溶解的作用使TiO2膜层表面凸起颗粒不明显,TiO2膜层表面的粗糙度低于TC4基体,表面孔径为240 nm.TC4阳极氧化TiO2膜层表面的微纳米结构和大量的羟基—OH,有利于提高TiO2膜层的生物活性和骨生长特性.

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