2010-09-28來(lái)源:中國(guó)涂裝瀏覽量:
1電鍍和化學(xué)鍍技術(shù) 鎂合金表面鍍鎳技術(shù)分為電鍍和化學(xué)鍍2種。由于鎂合金化學(xué)活性高,在酸性溶液中易被腐蝕,因此鎂合金電沉積技術(shù)與鋁合金電沉積技術(shù)有著顯著的差異。目前,鎂合金電鍍工藝技術(shù)有2種工藝:浸
等離子電解氧化膜層的性能與電流密度、脈沖電流中陰、陽(yáng)電流所占比例,電解液成分等工藝參數(shù)有關(guān)。電流中陰極電流所占比例越大,整體陰極電流密度越大,則等離子電解氧化膜層的孔隙率越低,孔隙越小甚至消失,生成的膜層越致密、完整。在電解液中添加石墨、ZrO2、Al2O3、Y2O3等顆粒可以生成含有固體微粒的復(fù)合氧化膜層,從而提高氧化層的耐蝕性。與電鍍過(guò)程類似,微量的有機(jī)添加劑也可以作用于基體/溶液界面,進(jìn)而對(duì)等離子電解氧化層的微觀形貌、性能產(chǎn)生巨大的影響。在以硅酸鹽和硼酸鹽為主的電解液中添加少量的苯并三氮唑(BTA),可使制備出的氧化膜層孔徑明顯變小,表面更加平整、致密,耐蝕性能顯著提高。
4沉積羥基磷酸鈣涂層技術(shù)
鎂合金能在人體內(nèi)降解,降解產(chǎn)物為Mg2+。鎂為人體內(nèi)第四大金屬元素,對(duì)人體無(wú)毒,因此鎂合金是一種很有潛力的醫(yī)用植入材料。但是沒(méi)有經(jīng)過(guò)表面處理的鎂合金在人體內(nèi)的耐蝕性差,降解速度快。術(shù)后一段時(shí)間,鎂合金植入物會(huì)因過(guò)度腐蝕而導(dǎo)致功能失效。另外,鎂合金降解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣,這些氣體聚集在植入物周圍,若不及時(shí)排除會(huì)銹發(fā)一定的炎癥。
羥基磷酸鈣是人體骨骼的組成成分,作為植入物不僅對(duì)人體沒(méi)有毒害,而且會(huì)促進(jìn)成骨細(xì)胞在其表面吸附,加速骨骼損傷處的愈合過(guò)程。因此,在生物醫(yī)用鎂合金表面沉積羥基磷酸鈣涂層可以在改善植入物耐蝕性的同時(shí)提高其生物活性。研究表明,鎂合金在生物模擬體液中會(huì)生成微量的羥基磷酸鈣,但在水溶液中直接合成羥基磷酸鈣時(shí),鎂離子會(huì)阻礙羥基磷酸鈣的生成。在含有Ca2+、Mg2+和H2PO4-的水溶液中添加EDTA后發(fā)現(xiàn),EDTA能有效地與Mg2+發(fā)生反應(yīng),降低Mg2+的阻礙作用,從而促進(jìn)羥基磷酸鈣的形成。另外,也可以采用電沉積法在AZ系列鎂合金(如AZ31、AZ91)表面生成羥基磷酸鈣涂層。首先在含有Ca(NO3)2、NH4H2PO4的水溶液中電沉積一層預(yù)沉積層,然后將該預(yù)沉積層置于熱堿溶液中與NaOH反應(yīng),較終生成羥基磷酸鈣。電沉積合成的羥基磷酸鈣涂層為晶態(tài),其微觀形貌呈簇狀。TEM照片顯示該羥基磷酸鈣晶體為針狀,晶體結(jié)晶不完整,存在多種缺陷。盡管電沉積生成的羥基磷酸鈣涂層并不是完整、致密的均勻膜層,但是極化曲線和阻抗實(shí)驗(yàn)表明,該涂層仍能有效地提高基體的耐蝕性能。
人體骨骼中的羥基磷酸鈣中含有很多微量物質(zhì)如CO32-、F-、Mg2+等,這些微量物質(zhì)能有效地提高造骨細(xì)胞與骨骼的結(jié)合力,促進(jìn)骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育,因此,含有微量雜質(zhì)的羥基磷酸鈣涂層具有更高的生物活性。用溶膠-凝膠法合成羥基磷酸鈣時(shí),在前驅(qū)體中添加一定比例的F-和Mg2+可以制備Mg2+摻雜的羥基磷酸鈣,在此過(guò)程中,F(xiàn)-能提高M(jìn)g2+的摻雜效果。但是當(dāng)驅(qū)體中的Mg2+含量過(guò)高時(shí),會(huì)生成Mg取代β-Ca3(PO4)2?壳靶栽砟M計(jì)算表明,Mg2+很難直接取代Ca2+進(jìn)入羥基磷酸鈣晶胞中,而是生成過(guò)濾態(tài)的磷酸八鈣,從而提高羥基磷酸鈣涂層的生物活性。
5其他" >其他表面處理方法
隨著研究的深入和儀器設(shè)備的改進(jìn),新的鎂合金表面處理方法不斷涌現(xiàn)出來(lái)。這些方法或是將傳統(tǒng)表面處理技術(shù)與新興材料相結(jié)合在鎂合金表面沉積復(fù)合膜層,或是運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)備在鎂合金表面沉積傳統(tǒng)工藝無(wú)法制備的功能性涂層。盡管這些新型涂層的制備技術(shù)還不成熟,但是它們均在一定程度上促進(jìn)了鎂合金表面處理技術(shù)的發(fā)展。
硅烷處理是一種在鋼鐵材料領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用的表面處理技術(shù),M.F.Montemor將此方法應(yīng)用在鎂合金表面處理領(lǐng)域,成功地在AZ31鎂合金基體上制備了經(jīng)稀土修飾的碳納米管/硅烷復(fù)合膜層。微觀形貌測(cè)試顯示該復(fù)合膜層表面平整,厚度分布均勻。掃描振動(dòng)電極測(cè)試技術(shù)(SVET)表明,碳納米管/硅烷膜層的耐蝕性低于單一硅烷化膜層,有明顯的電偶腐蝕現(xiàn)象,但經(jīng)稀土修飾的碳納米管/硅烷復(fù)合膜層耐蝕性較好。這是因?yàn)榻?jīng)稀土修飾的碳納米管/硅烷復(fù)合膜層表面電位分布范圍相對(duì)較正,不同區(qū)域的電位分布更加均勻。另外,使用不同的硅烷化處理劑制備的硅烷化膜層也有很大的差別。
在汽車制造業(yè)中,鎂合金汽車輪轂需要進(jìn)行表面處理以提高其表面耐磨性和硬度。陰極多弧離子鍍膜技術(shù)可以在鎂合金表面沉積Ti/TiN、Cr/CrN等功能性涂層,提高基體表面的耐磨性,但是目前該工藝制備的沉積層較薄且存在貫穿孔,因此,該工藝制備的膜層硬度不高,耐蝕性較差,還需要進(jìn)一步的研究與改進(jìn)。