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大连理工大学董旭峰教授团队研究成果：铝含量对钛铝二元合金MAO涂层结构及亲水性的影响
引言：论文基于大连理工大学董旭峰教授团队研究成果以及中央高校基本业务费专项基金资助，文章通过在0.1 mol/L Na2B4O7电解液中加入0.15 mol/L KOH，对不同Al含量的二元Ti-Al合金进行MAO，重点探究微弧氧化过程合金成分对涂层结构的影响。用扫描电子显微镜（SEM）、3D激光共聚焦显微镜分析了涂层的形貌和氧化物堆积厚度，接触角测试仪测量MAO涂层的亲水性能。结果表明，随着基体Al含量增加，MAO后的表面多孔涂层更加均匀，孔洞尺寸、氧化物堆积及电压值均有所增加。高Al含量的多孔涂层更加均匀，亲水性也更加优异。
文章发表于《功能材料》2022年第53卷第6期，欢迎引用本文：
王聪,王伟强,董旭峰,等.铝含量对钛-铝二元合金MAO涂层结构及亲水性的影响[J].功能材料,2022,53(6): 06014-06018.
Wang Cong,Wang Weiqiang,Dong Xufeng,et al.Effect of aluminum content on structure and hydrophilicity of MAO coating of titanium aluminum binary alloy [J].Journal of Functional Materials, 2022,53(6): 06014-06018.
一、全文速览
钛及其合金由于其优异的力学及物理性能非常适合用于医用植入体材料。然而其表面具有生物惰性，导致骨整合性和骨诱导性差，因此需要对其表面进行改性以提高钛合金表面的生物活性。金属及合金的微弧氧化（MAO）涉及在等离子体高温下电解液与合金表面的交互作用。在此过程中，合金表面的多孔层的形成，不仅与电解液成分密切相关，合金成分对涂层结构及电特性起着重要作用。本文采用一系列不同Al含量的Ti-xAl(x = 0, 3%, 6%, 10%, 20 %质量分数) 二元合金在0.1 mol/L Na2B4O7+0.15 mol/L KOH混合电解质中进行MAO，以探究合金中Al含量不同对涂层MAO涂层结构以及亲水性能的影响。
二、文章亮点
研究方法具有一定创新性。
重点分析了多孔表面样品的制备，图文并茂的解析MAO涂层表面形貌。
详细介绍了微弧氧化涂层形貌；微弧氧化过程电压变化；涂层表面氧化物堆积厚度；涂层表面亲水性。
三、图文展示
图1表面微孔周围氧化物沉积厚度测试示意图
图2不同合金微弧氧化处理后的表面形貌
图3 不同合金微弧氧化后表面孔隙的平均面积
图4 不同合金微弧氧化过程电压随时间变化曲线
图5 不同合金微弧氧化后的涂层表面氧化物堆积厚度
图6 不同涂层表面亲水性能表征
(1)钛及钛铝合金在0.1 mol/LNa2B4O7+0.15 mol/L KOH电解液MAO后形成孔洞式结构，并随着基体Al含量增加，MAO过程更剧烈，促进涂层均匀生长，使孔洞尺寸、氧化物堆积及电压值均有所增加。
(2)微弧氧化过程电压值与氧化物堆积厚度成正比关系，即随着氧化物堆积厚度增加电压值有所提高。
(3)几种合金的MAO涂层均表现出良好的亲水性，亲水性与涂层结构密切相关，随着Al含量增加涂层结构更加均匀，涂层的亲水性能更加优异。