2010年后,Nb表面微弧氧化技术制备微弧氧化陶瓷涂层刚刚起步,仅有少量数据报告提出了Nb表面微弧氧化技术的可性能,主要是在Nb的生物相容性以及光学涂层方面的探索性研究。
Sowa等首次在磷酸溶液中制备MAO涂层,加载电压控制范围为20~140V。在140V电压条件时发生氧化膜击穿现象,制得的MAO涂层非常薄,表面多孔,膜层主要成分为Nb205。并且,极化曲线结果显示:击穿后氧化膜的开路电位降低,腐蚀电流增加。同年,Sowa通过改进电解液,使用K2SiO3电解液制备微弧氧化涂层,加载的电压范围为100~400V。该MAO涂层的组织成分除了Nb205,还有少量非晶SiO2,这是电解液中SiO3-离子在等离子体放电过程发生物理化学反应,参与了MAO涂层生长。然而,随着电解液中K2SiO3浓度的增加,MAO涂层的抗腐蚀性能反而减低。该陶瓷膜的制备期望应用于生物医学方面,提高金属Nb的生物相容性。因此,Sowa等再一次改变电解液成分,向电解液中添加Ca(H2PO2)2和Mg(CH3COO)2,以获得具有一定Ca/P比例的MAO涂层,加载电压为200~500V。结果显示,该涂层含有为Nb205、NbO、Mg3(PO4)2、Ca2P207以及Ca2Mg5(PO4)6。在模拟体液中测试的电化学阻抗谱显示,低压(200V)制备的MAO涂层的阻抗更好,高压不利于MAO涂层的腐蚀性能。Pereira等采用二步法制备含Ca/P的MAO涂层。第一步所采用的电解液为磷酸体系电解液,第二步采用乙酸钙体系电解液,制备的MAO涂层亲水性较高,并且涂层的主要成分包含大量的磷酸钙,提高涂层的生物相容性。单一磷酸体系或者乙酸钙体系电解液制备的MAO涂层表面孔隙粗大,抗划能力差,涂层较薄,电解液参与涂层生长量较少;磷酸+乙酸钙体系电解液能够提高涂层厚度、抗划能力以及提高涂层中电解液掺杂量。
Nb205可以作为电致变色涂层、光学涂层,应用于太阳能电池器件、电器传感器及催化等领域。Stoiadinovic等也研究了磷酸电解液中Nb表面微弧氧化氧化膜击穿前后的涂层基本性质。击穿前,氧化膜主要为非晶Nb205;击穿后,氧化膜主要由hexagonal-Nb205构成。MAO涂层的光催化特性受控于涂层中的氧空位数量,氧空位越多,涂层的光催化性能越好。向该电解液中添加Eu2O3和Sm2O3,可向涂层中沉积三价Eu和Sm,改善涂层的光致发光特性。
Nb表面微弧氧化技术的研究还很少,需要进一步探索,促进Nb在更多领域得以发展和应用。并且,对比于其他金属或合金(Ti,Al,Mg等),在Nb表面微弧氧化涂层生长机制方面的研究还属空白,需要研究和探索。
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