换一批纯钛表面不同厚度微弧氧化膜的形貌及相结构分析
Effects of Film Thickness on the Phase Composition and Microstructure Properties of Micro-arc Oxidation Coating
摘要本研究采用微弧氧化(micro-arc oxidation,MAO)技术,并通过控制微弧氧化处理时间,在经过抛光和清洗的商业纯钛表面分别获得5、10和20 μm的TiO_2及相关钛氧化物陶瓷膜层.利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)分析表征膜层厚度及表面形貌,X线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析表征膜层晶相组成.结果表明:5 μm厚的MAO膜,表面呈多孔状,较为平整,孔径较小.XRD谱线中除了突出的钛基体衍射峰外,只出现了锐钛矿的衍射峰.膜厚为10 μm时,表面形貌与5 μm相似,但孔径大小分布更为均匀,在2 μm左右.XRD谱线中钛峰强度下降,出现了金红石型TiO_2的衍射峰,但仍以锐钛矿型TiO_2占主导地位.膜厚为20 μm时,表面孔径进一步增大,达到4～6 μm,同时可见陶瓷层表面有的地方出现了破损和裂纹.XRD谱线中钛峰弱小,金红石和锐钛矿型TiO_2的衍射峰仍然分别存在,但所占比例发生变化,同时还出现了Ca(Ti_2P_3O_(12))2、CaTiO_3的衍射峰.除此之外,不同膜层厚度的表面粗糙度也有较大差异.膜层厚度的改变能够显著影响MAO 陶瓷层的特性,通过改变厚度,我们能够在纯钛表面获得不同组分、结构和化学特性的陶瓷膜.
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