CN108914185B - 应用于NiTi合金阳极氧化电解液及配制方法和其应用 - Google Patents
应用于NiTi合金阳极氧化电解液及配制方法和其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108914185B CN108914185B CN201810679678.5A CN201810679678A CN108914185B CN 108914185 B CN108914185 B CN 108914185B CN 201810679678 A CN201810679678 A CN 201810679678A CN 108914185 B CN108914185 B CN 108914185B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- alloy
- graphene oxide
- anodic oxidation
- niti
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 abstract description 4
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 abstract description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013421 nuclear magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 1
- -1 strong corrosive Chemical class 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/34—Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了应用于NiTi合金阳极氧化电解液，由氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂得到的石墨烯/氧化石墨烯电解液。得到的电解液具有环保无毒、可反复利用的特点。可替代目前在工业生产中普遍使用的毒性大的强酸电解液。其制备方法为：在氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂，在80‑120℃条件下还原反应5‑12h，即得。此方法配制的高导电性能的电解液应用于NiTi形状记忆合金阳极氧化过程，使合金的阳极氧化过程更加迅速和高效。该电解液用于NiTi合金阳极氧化处理，具体为：用NiTi合金作阳极，不锈钢作阴极，室温下直流电源通电氧化，选择电压40‑90V。
Description
技术领域
本发明属于钛合金表面处理技术领域，具体涉及一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液；本发明还涉及该电解液的配制方法和该电解液的应用。
背景技术
NiTi形状记忆合金强度及抗疲劳性高，密度小，与人体骨组织相近，适合用于硬组织修复；NiTi合金无磁性，可进行CT检查与核磁共振成像造影，植入体内后不会受外加磁场的影响；与其它生物医用材料相比，NiTi合金具有独特的形状记忆效应和超弹性，使其在生物医学领域取得广泛应用。但是其医学应用还未达到人们所期望的水平，其原因在于NiTi形状记忆合金在应用中存在材料安全的不确定性，即Ni离子析出而引起炎症和毒性作用。因此有必要对其表面进行处理，以抑制有害镍离子的析出，提高其抗生理腐蚀性。钛的化学性质活泼，易与氧发生反应生成氧化膜，在减少Ni离子析出的同时，使其具备比基体更优良的生物相容性、抗腐蚀性和耐磨性等性能。
目前钛及钛合金的阳极氧化处理中，电解液大部分采用强酸溶液，如氢氟酸、磷酸、硫酸等。此电解液毒性大，易挥发，对人体和环境造成极大危害。因此有必要开发出新型环保无毒电解液。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液，该电解液具有环保无毒、高导电性能、可反复利用的优点。
本发明的第二个目的是提供上述一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液的配制方法。
本发明的第三个目的是提供上述一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液的应用，使NiTi合金的阳极氧化过程更加环保和高效。
本发明所采用的技术方案是：一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液，由氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂得到的石墨烯/氧化石墨烯电解液。
本发明的特征在于，
氧化石墨烯水液浓度为5-10mg/ml，还原剂葡萄糖在电解液中浓度为10-20mg/ml。
本发明所采用的第二种技术方案是：一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液的配制方法，在氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂，在80-120℃条件下还原反应5-12h，即得。
本发明的特征在于，
氧化石墨烯水液浓度为5-10mg/ml，还原剂葡萄糖在电解液中浓度为10-20mg/ml。
本发明所采用的第三种技术方案是：一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液的应用，该电解液用于NiTi合金阳极氧化处理，具体为：用NiTi合金作阳极，不锈钢作阴极，室温下直流电源通电氧化，选择电压40-90V。
本发明的特征在于，
阳极氧化时间为5-30min。
本发明的有益效果是：得到的电解液具有环保无毒、可反复利用的特点。可替代目前在工业生产中普遍使用的毒性大的强酸电解液。此方法配制的高导电性能的电解液应用于NiTi形状记忆合金阳极氧化过程，使合金的阳极氧化过程更加迅速和高效。形成的氧化膜均匀且致密，具有较高的耐腐蚀性能，同时阻止了Ni离子的析出，提高了合金的生物相容性。制作方法简单、成本低廉、适合批量化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液，是由氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂得到的石墨烯/氧化石墨烯电解液。
氧化石墨烯水液浓度为5-10mg/ml，还原剂葡萄糖在电解液中浓度为10-20mg/ml。
本发明提供了上述一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液的配制方法，在氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂，在80-120℃条件下还原反应5-12h，即得。
氧化石墨烯水液浓度为5-10mg/ml，还原剂葡萄糖在电解液中浓度为10-20mg/ml。
本发明还提供了上述一种应用于NiTi合金阳极氧化电解液的应用，该电解液用于NiTi合金阳极氧化处理，具体为：用NiTi合金作阳极，不锈钢作阴极，室温下直流电源通电氧化，选择电压40-90V；阳极氧化时间为5-30min。
实施例1
(1)电解液的配制：
在5mg/ml氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂，使葡萄糖在电解液中浓度为10mg/ml，在80℃条件下还原8h。
(2)合金阳极氧化：
1)、合金表面预处理：首先用去油剂清洗合金表面油渍；接着分别用400#、600#、800#、1200#水砂纸打磨合金表面；其次在抛光布上进行抛光，直至表面无划痕；然后将其依次放入5mol/L的NaOH溶液、酒精、去离子水中，室温下超声清洗20min，以去除表面污染层；最后用吹风机吹干备用。
2)、电解液的均匀搅拌：取配制好的电解液，用磁力搅拌器搅拌1h，使溶质均匀分散于水溶液中，备用。
3)、阳极氧化：用NiTi合金作阳极，不锈钢作阴极，两者相距8cm；室温下直流电源通电氧化，选择电压50V，氧化时间10min，氧化后用大量的去离子水冲洗。
实施例2
本实施例与实施例1相同，不同的是使葡萄糖在电解液中浓度为15mg/ml，在100℃条件下还原8h。
实施例3
本实施例与实施例1相同，不同的是使葡萄糖在电解液中浓度为20mg/ml，在120℃条件下还原8h。
实施例4
经过实施例1,2,3的优化后，得到导电性能高，且分散均匀的电解液，对合金的阳极氧化步骤进行优化。
1)、合金表面预处理：首先用去油剂清洗合金表面油渍；接着分别用400#、600#、800#、1200#水砂纸打磨合金表面；其次在抛光布上进行抛光，直至表面无划痕；然后将其依次放入5mol/L的NaOH溶液、酒精、去离子水中，室温下超声清洗20min，以去除表面污染层；最后用吹风机吹干备用。
2)、电解液的均匀搅拌：取配制好的电解液，用磁力搅拌器搅拌1h，使溶质均匀分散于水溶液中，备用。
3)、阳极氧化：用NiTi合金作阳极，不锈钢作阴极，两者相距8cm；室温下直流电源通电氧化，选择电压60V，氧化时间10min，氧化后用大量的去离子水冲洗。
实施例5
本实施例与实施例4相同，不同的是阳极氧化时电压为70V。
实施例6
本实施例与实施例4相同，不同的是阳极氧化时电压为70V，氧化时间5min。
实施例7
本实施例与实施例4相同，不同的是阳极氧化时电压为90V。
实施例8
本实施例与实施例4相同，不同的是在8mg/ml氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂，在80℃条件下还原5h，阳极氧化时电压为40V，氧化时间30min。
实施例9
本实施例与实施例4相同，不同的是在10mg/ml氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂，在80℃条件下还原12h。
本发明的优点是：得到的电解液具有环保无毒、可反复利用的特点。以NiTi形状记忆合金作阳极，不锈钢作阴极，在上述电解液中通直流电进行氧化处理，最终在NiTi合金表面快速形成均匀且致密的氧化膜，用于增强合金表面的耐腐蚀性和耐磨性。本发明提供了一种无酸无氟的环保水性电解液的配制方法，改进目前NiTi形状记忆合金阳极氧化工艺中，普遍采用强腐蚀性、有毒的氢氟酸、硫酸等强酸作为电解液的缺点，同时配制的电解液导电性能明显优于目前普遍使用的电解液的导电性能，使NiTi形状记忆合金阳极氧化时间明显缩短。此方法环保简单，可批量化用于工业生产。
Claims (2)
1.应用于NiTi合金阳极氧化电解液，其特征在于，由氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂得到的石墨烯/氧化石墨烯电解液；
所述氧化石墨烯水液浓度为5-10mg/ml，还原剂葡萄糖在电解液中浓度为10-20mg/ml；
应用于NiTi合金阳极氧化电解液的配制方法，具体为，在氧化石墨烯水溶液中加入葡萄糖作还原剂，在80-120℃条件下还原反应5-12h，即得。
2.根据权利要求1所述的应用于NiTi合金阳极氧化电解液的应用，其特征在于，该电解液用于NiTi合金阳极氧化处理，具体为：用NiTi合金作阳极，不锈钢作阴极，室温下直流电源通电氧化，选择电压40-90V；阳极氧化时间为5-30min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810679678.5A CN108914185B (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 应用于NiTi合金阳极氧化电解液及配制方法和其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810679678.5A CN108914185B (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 应用于NiTi合金阳极氧化电解液及配制方法和其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108914185A CN108914185A (zh) | 2018-11-30 |
| CN108914185B true CN108914185B (zh) | 2020-08-18 |
Family
ID=64423982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810679678.5A Expired - Fee Related CN108914185B (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 应用于NiTi合金阳极氧化电解液及配制方法和其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108914185B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115071296A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-20 | 西安理工大学 | 非油墨印刷的钛合金表面图文处理方法 |
| CN115537895A (zh) * | 2022-10-14 | 2022-12-30 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种纯钛表面炫彩色阳极氧化膜的制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0641640B2 (ja) * | 1987-05-28 | 1994-06-01 | 東海金属株式会社 | チタン及びチタン合金の陽極酸化処理法 |
| CN105483800B (zh) * | 2015-12-09 | 2017-08-08 | 北京市医疗器械检验所 | 一种医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜工艺 |
| CN106245091B (zh) * | 2016-07-26 | 2019-11-08 | 兰溪绿丞科技服务有限公司 | 二氧化钛复合材料及其制备方法和应用 |
| CN106367795A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-01 | 昆明理工大学 | 一种葡萄糖酸钠阳极氧化液及其制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-06-27 CN CN201810679678.5A patent/CN108914185B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108914185A (zh) | 2018-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103643274B (zh) | 一种通过电沉积在钛表面制备氧化石墨烯层的方法及其应用 | |
| CN102586786B (zh) | 一种钛表面形成分级多孔形貌的方法 | |
| CN108914185B (zh) | 应用于NiTi合金阳极氧化电解液及配制方法和其应用 | |
| JP2010540779A5 (zh) | ||
| US20150110844A1 (en) | Metal implants | |
| CN103194782A (zh) | 利用微弧氧化-电泳沉积制备镁基陶瓷涂层的方法 | |
| CN102449207B (zh) | 金属处理 | |
| CN112410866B (zh) | 一种用于镍钛合金的电化学抛光液及抛光方法 | |
| JP4457230B2 (ja) | 医用インプラント材の表面処理方法 | |
| CN107119304B (zh) | 一种磁性TiO2生物活性涂层的微弧氧化制备方法 | |
| CN105154963A (zh) | 镁合金医用心脏支架电解抛光液及其表面抛光处理工艺 | |
| CN104087935B (zh) | 一种钛镍医学植入材料的制备方法 | |
| WO2023077953A1 (zh) | 一种抗感染的改良型载碘钛合金抗菌植入物及制备方法 | |
| CN109183123B (zh) | 石墨烯/氧化石墨烯电解液中钛及钛合金阳极氧化方法 | |
| CN108004527A (zh) | 一种用于镁合金材料的锌掺杂羟基磷灰石涂层的制备方法 | |
| EP2414565B1 (en) | Metal treatment to form a surface layer | |
| CN107435160B (zh) | 一种镁合金和钛合金耐蚀抗菌复合涂层的短流程制备方法 | |
| CN105862096A (zh) | 一种电刷镀-烧结法制备fha生物活性涂层的方法 | |
| CN110106545B (zh) | 镍钛合金电化学抛光液、表面处理方法及左心耳封堵器 | |
| CN112121227A (zh) | 一种钛金属表面钛酸锶/锶羟基磷灰石医用复合涂层的制备方法 | |
| CN115212355B (zh) | 红外-可见光的光热光动力协同低温抗菌牙种植体材料 | |
| CN103498184A (zh) | 一种生物医用镁合金微弧电泳改性方法 | |
| CN114164475B (zh) | 镁或镁合金表面电化学处理的方法 | |
| TWI385004B (zh) | 鈦人工植體之表面處理方法 | |
| AU2020379270A1 (en) | Electrolyte solutions for electropolishing of nitinol needles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200818 |