柠檬酸和EDTA-2Na对钛合金微弧氧化膜性能的影响.pdfVIP

柳 馕妒 0000 柠檬酸和 EDTA-2Na对钛合金微弧氧化膜性能的影响 史兴岭。王庆 良，盂云君 (中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏 徐州 221116) [摘 要] 为研究柠檬酸(CA)和乙二胺四乙酸二钠 (EDTA一2Na)对钛合金微弧氧化膜性能的影响，在 含有Ca，P元素的溶液中对钛合金进行微弧氧化处理，对添加配位荆前后陶瓷膜的化学成分、微观形貌、润湿 性能和显微硬度进行了研究。结果表明，CA和 EDTA一2Na均能促进微弧氧化膜 中羟基磷灰石的形成，其中 CA使氧化膜中Al的比例降低至2．7％；EDTA一2Na则促进CaTiO的形成，并使氧化膜表面Ca／P原子百分比 提高至 1．83。加入上述两种配位剂后，微弧氧化膜均能保持 良好的润湿性能。虽然加入配位剂后氧化膜的显 微硬度有所下降，但仍接近 TiAlV合金基体硬度的2倍。 [关键词] 微弧氧化；钛合金；配位剂；润湿性；显微硬度 [中图分类号]TG174．451 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2009)03—0001—04 0 前 言 使之与金属离子形成配合物，改变离子的还原电位和 电荷性质，从而改善镀层或者沉积层的性质。微弧氧 在含有 Ca，P元素的溶液中对钛合金进行微弧氧 化过程中Ca，P元素以电泳和扩散机制进入TiO陶瓷 化，其表面可 以得 到微孔状原位生长的陶瓷膜 ，而 层 ，这与电沉积的机理是一致的。本工作通过在电 Ca，P元素以无定形的形态存在，使陶瓷膜具有 良好 解质溶液中添加常用配位剂，研究了柠檬酸(CA)和乙 的生物活性 ¨J。但是，这样的生物陶瓷膜钙磷元素含 二胺 四乙酸二钠 (EDTA一2Na)对微弧氧化陶瓷膜性能 量偏低，而且不能直接得到羟基磷灰石涂层 ，与医 的影响。 学I临床应用有一定的差距。提高微弧氧化电压和改 良电解液体系都可以改善陶瓷膜的性能，但是电压过 1 试 验 高陶瓷膜表面将出现裂纹，使陶瓷膜的硬度下降 ； 加入铝酸盐 对 电解液体系改 良，形成的氧化膜成 1．1 试样制备 分中含有大量的A10和A1TiO ，造成 Al元素含量 试样 Ti6Al4V(TC4)为 医用钛合金，符合 GB／ 过高，降低 了陶瓷膜在人体环境 中的稳定性和安全 T13810—1997¨ ， 尺寸为 15mm×15mm×15mm，依 性，而且还不能明显提高陶瓷膜表面的Ca，P元素含 次用240，500，800，1200号水砂纸打磨试样表面，丙 量及其原子 比。 酮、去离子水超声波清洗后，烘干备用。 离子的迁移数量及方向取决于其浓度和电荷性 1．2 电解液组成 质，在 电镀和 电泳沉积等研究中 J，通常添加配位剂 试验分A，B，c3组进行，制备的陶瓷膜分别称为 [收稿 日期] 2008—11一l2 A膜 ，B膜和 C膜 。电解质溶液 由分析纯甘油磷酸钙 [基金项 目] 国家 “973”计划课题 (2007CB607605)；清华大 (Ca—GP)、乙酸钙(CAc)、柠檬酸(CA)和乙二胺四乙酸 学摩擦学国家重点实验室开放基金资助项 目 二钠(EDTA一2Na)溶于去离子水而得。试验表明只有 (SKLTKF08AO1) 柠檬酸与甘油磷酸钙摩尔比