电压和频率对微弧氧化钛膜层厚度的研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 电压和频率对微弧氧化钛膜层厚度 的研究 【摘 要】微弧氧化技术以其操 作简单，原位生长的特点，被用来对钛 材进行表面处理，并对微弧氧化电参数 中的电压和频率对膜层厚度的影响进行 研究。结果表明，在恒压模式下，且处 理时间和占空比不变的情况下，电压越 大，膜层厚度增大明显；而频率越大， 厚度则稍有减小。综合来说，电压对厚 度的影响比频率大。 中国论文网 /8/view-12745877.htm 【关键词】钛 微弧氧化 电压 频率 膜厚 1 介绍 微弧氧化（Micro-arc -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 oxidation，MAO）技术是在阳极氧化技 术的基础上发展起来、对轻质合金表面 改性的新型技术，也称作等离子体微弧 氧化。这是一种直接在有色金属表面原 位生长陶瓷层的新技术1，2。该技术 具有操作简单、原位生长、生长均匀等 特点，正广泛应用于钛材的表面处理， 在其表面形成性能各异的氧化膜陶瓷层， 可应用于生物医学用材料3，4。鉴于 目前对微弧氧化电参数对钛材膜层厚度 的影响鲜有报道，本文将研究电参数中 电压和频率的影响。 2 实验部分 2.1 材料与设备 工业纯钛 TA2，砂纸，乙酸钙， -甘油磷酸钠；ED300 型涡流测厚仪， PHILIPS XL-30E 扫描电子显微镜，PN- 微弧氧化电源。 2.2 试样制备与表征 将纯钛加工成 15mm10mm2mm 的片状试样，依次 经过 400 目，600 目，800 目，1000 目， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1200 目砂纸打磨，无水乙醇、丙酮和去 离子水超声清洗。在 0.2mol/L 乙酸钙、 0.02mol/L-甘油磷酸钠配置成电解液中 进行恒压模式下的微弧氧化。使用涡流 测厚仪测量膜层厚度；电子显微镜观察 截面形貌。 3 结果分析 3.1 电压对膜层厚度的影响 占空比、脉冲频率和处理时间固 定在 15%、1000Hz 以及 30s，试样分别 在 250V、300V、350V、400V 和 450V 电压下进行微弧氧化，膜厚及截面形貌 如图 1 所示。 从（a ）可知，随着电压的升高， 膜厚由 250V 的 1.2?m 逐渐增大到 450V 的 11.8?m，增大趋势明显。电压的增加， 单脉冲的放电能量以及氧化膜层中电场 强度增加，导致钛离子和氧离子在放电 通道中的转移速度增加，使成膜速率增 加，膜层增厚5。从（b）可知，处理 后试样 TiO2 膜层较为致密，靠近基体 一侧会存在一些孔洞，其直径在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 15?m 之间，这就是膜层与基体间的 过渡层，即多孔层，而这一特点将增大 细胞的附着面积以及硬骨组织的孔内生 长。 3.2 频率对膜厚的影响 脉冲频率就是单位时间内脉冲震 荡的次数。占空比和处理时间与上述一 致，电压固定位 350V，试样分别在 200Hz、600Hz、1000Hz、1400Hz、180 0Hz 下微弧氧化。图 2 是膜厚与频率的 关系，可知随着频率的增加，膜厚从原 来 200Hz 的 5.3?m 降低到 1800Hz 时的 4.1?m，整体减小，但幅度不大。这是 因为膜层的生长速率主要由脉冲的放电 能量决定，占空比固定时，增大频率使 单脉冲的放电时间缩短（即脉宽减小） ， 导致能量减小，成膜速率降低。 4 结语 恒压模式下，固定占空比和处理 时间，分别以电压和频率作为变