196 / 2021-04-05 21:55:08

钛合金表面激光复合微弧氧化成膜及耐蚀性能影响

钛合金，激光重熔，微弧氧化，耐蚀性能

为提高钛合金的医用表面性能，本文采用激光表面重熔（Laser surface remelting, LSR）和微弧氧化（Micro-arc oxidation, MAO）相结合的双重处理方法对TC4合金进行生物医用改性。TC4基材（经#100砂纸打磨）分别经能量密度25、50和100 J/mm²的LSR预处理后，再利用MAO处理在试样表面制备出含有Ca和P元素的多孔生物陶瓷涂层。利用三维表面轮廓仪、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分别对未预处理和LSR处理上制备的MAO涂层的表面粗糙度、形貌和成分进行表征。通过阻抗谱和极化测试评估试样在模拟体液（SBF）溶液中的耐蚀性能，并探讨LSR预处理对MAO涂层特征和耐蚀性的影响。结果表明，LSR处理可在基材表面获得低于基材原始粗糙度（Ra=1.22 μm）的细晶层，能量密度50 J/mm²下制备的细晶层粗糙度最低，Ra=0.35 μm。LSR改善处理前基材表面粗糙度，有利于提高所制备MAO涂层的均匀性和致密度，但也会降低涂层的厚度。同时，细化的组织能提高微弧氧化反应动力学和成膜的均匀性。腐蚀测试表明，尽管较低的涂层厚度，但是LSR处理后所制备MAO涂层都表现出了优于未预处理试样的耐蚀性能，这是由于涂层具有更低的表面粗糙度，更低的孔隙率以及更高的金红石含量。LSR处理的试样中，“50 J/mm²”试样的MAO涂层耐蚀性最好。