锌基可降解生物材料与已被广泛研究的生物可降解材料(镁和铁)相比, 具有更合适的生物降解速率, 因而近年来受到了广泛的研究和关注。然而, 锌在模拟体液中的长期腐蚀降解行为尚不明确。本研究采用电化学腐蚀测试、表面化学成分分析及降解模式演变观察相结合的方法, 系统研究了锌在林格氏液中浸泡56 d的腐蚀演化过程。根据电化学结果显示, 锌的腐蚀速率P_i在浸泡过程中基本保持稳定, 约为0.06~0.10 mm/a; 失重法测定腐蚀速率为0.3 mm/a到0.5 mm/a。浸泡过程中生成的腐蚀产物主要为Zn₅(CO₃)₂(OH)₆和CaCO₃, 为较致密的细条花棒状和块状产物层, 且随着浸泡时间延长逐渐累积。去除腐蚀产物后发现, 样品表面出现较严重的局部腐蚀, 且腐蚀沟槽的尺寸随浸泡时间的延长而增大, 浸泡42 d腐蚀沟槽宽约为10 μm。本研究为锌基可降解生物材料后期表面改性及潜在生物医学应用提供了数据积累和研究基础。

为提高42CrMo合金的耐腐蚀性能,采用激光熔覆工艺在不同的激光功率下于其表面制备Stellite-6涂层,然后采用浸泡实验、电化学方法研究Stellite-6涂层在3.5%NaCl溶液中的平均腐蚀速率与电化学特性,结合扫描电子显微镜对浸泡后试样的微观形貌进行分析。结果表明:不同激光功率下熔覆的Stellite-6涂层的平均腐蚀速率均远低于42CrMo基体材料的平均腐蚀速率,且涂层在NaCl溶液中的腐蚀行为以点蚀为主;激光功率对熔覆层质量有较大影响,当激光功率为2500 W时,开路电位为-0.15 V,自腐蚀电流为3.294×10 -3 A/cm 2,阻抗为6742.5 Ω·cm 2,此时熔池的形核率以及晶粒生长速率较大,晶粒细化,熔池区域的组织主要为细小的等轴晶,组织致密均匀,Stellite-6涂层的耐腐蚀性能最佳。腐蚀表面产生的Cr3C2钝化膜层使阳极活性受到抑制,钝化膜的保护作用明显,从而提高了涂层的耐腐蚀性能。

在Q235碳钢上采用脉冲激光器制备出了铁基熔覆层,探究了不同热处理温度(600,750,900 ℃)对熔覆层的影响,对熔覆层的微观形貌、相组成和力学性能进行了表征,并探究了不同热处理温度下的熔覆层腐蚀行为。结果表明,熔覆层由结晶组织和非晶组织组成,结晶相随热处理温度的升高而增多;热处理会提高熔覆层近表面的硬度,其中经过900 ℃×2 h热处理的熔覆层近表面平均硬度最高,约为1100 HV_0.1;熔覆层的耐腐蚀性能随着热处理温度的上升而提高,其中900 ℃×2 h热处理后的铁基熔覆层具有最高的自腐蚀电位(-0.52500 V)和最低的自腐蚀电流密度(2.2810×10 ^-6 A/cm ²),耐腐蚀性能最好。

采用脉冲激光器在Q235钢基体表面制备了哈氏合金涂层和铁基非晶复合涂层, 并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度仪和电化学工作站等对涂层的显微组织、相组成、硬度及耐腐蚀性能进行表征。结果表明, 两种涂层均与基体形成了冶金化结合界面, 并且无明显的裂纹和孔洞。铁基非晶复合涂层兼具结晶组织和非晶组织, 而哈氏合金涂层则主要由共晶相和初晶相构成。研究发现, 两种涂层耐腐蚀性能相当, 但铁基非晶复合涂层具有更高的硬度。