Development of novel ceramic coatings with plasma electrolytic oxidation technique

等离子体电解氧化技术开发新型陶瓷涂层

基本信息

  • 批准号:
    21656184
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.52万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2009 至 2011
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The aim of this study is to develop novel ceramic coating through the plasma electrolytic oxidation(PEO) technique. The results obtained in the study period are as follows;(1) Development of novel titanium oxide film with the apatite-forming ability as well as photocatalytic activityTo improve the bonding strength between bone and titanium alloy widely used as a biomaterial, we challenged to the formation of titanium oxide film which has high apatite-forming ability in vivo. I found that the crystallization of titanium oxide was promoted when ammonium acetate was chosen as an electrolyte of PEO. Then high apatite-forming ability can be consequently obtained. I also found that the PEO film consisted of titanium oxide had relatively high photocatalytic activity, which means that the material can be sterilized easily by using UV light. The apatite-forming ability is attributed to OH aromatic group absorbed on anatase(101) surface, which attracts Ca^<2+> to the negatively charged surface o … More f anatase.(2) Development of porous zirconia film with excellent heat shieldingNi-based single crystal superalloy(SA), which is utilized as a turbine blade of a jet engine, is usually coated with ZrO_2 in order to improve heat resistance. I challenged to form a ceramic coating on SA with PEO. Before making ZrO_2 coating, anti-oxidation Al_2O_3 coating was formed by using PEO on aluminum plated SA. The ZrO_2 coating on SA was successfully obtained by PEO with K_2[ Zr(CO_3)_2(OH)_2] as an electrolyte. In terms of adhesion strength and heat shielding, the coating showed high performance equivalent to the conventional thermal barrier coating.(3) Fabrication of oxide film containing silicon nitride particlesI tried to make oxide film containing silicon nitride particles on titanium by PEO with an electrolyte dispersed with silicon nitride particles. I found that the key parameter to control the content of silicon nitride is the duration of high voltage per cycle. The increase in the duration may cause vigorous local convection due to the spark discharge, by which silicon nitride particles are incorporated in the film. Less
本研究的目的是通过等离子体电解氧化(PEO)技术开发新型陶瓷涂层。研究期间获得的结果如下:(1)开发具有磷灰石形成能力和光催化活性的新型氧化钛薄膜为了提高骨和广泛用作生物材料的钛合金之间的结合强度,我们挑战在体内形成具有高磷灰石形成能力的氧化钛薄膜。我发现当选择醋酸铵作为PEO的电解质时,促进了二氧化钛的结晶。然后可以获得高的磷灰石形成能力。我还发现由二氧化钛组成的PEO薄膜具有较高的光催化活性,这意味着该材料可以很容易地使用紫外线进行消毒。其形成磷灰石的能力归因于锐钛矿(101)表面吸附的OH芳香基团,它将Ca^<2+>吸引到锐钛矿带负电的表面。(2)具有优异隔热性能的多孔氧化锆薄膜的开发用作喷气发动机涡轮叶片的镍基单晶高温合金(SA)通常涂有ZrO_2以提高耐热性。我挑战用 PEO 在 SA 上形成陶瓷涂层。在制备ZrO_2涂层之前,采用PEO在镀铝SA上形成抗氧化Al_2O_3涂层。以K_2[Zr(CO_3)_2(OH)_2]为电解质,采用PEO在SA上成功制备了ZrO_2涂层。在附着强度和隔热性能方面,该涂层表现出与传统热障涂层相当的高性能。(3)含氮化硅颗粒氧化膜的制备笔者尝试用PEO和分散有氮化硅颗粒的电解质在钛上制备含氮化硅颗粒的氧化膜。我发现控制氮化硅含量的关键参数是每个周期高电压的持续时间。持续时间的增加可能由于火花放电而引起剧烈的局部对流,由此氮化硅颗粒被结合到膜中。较少的

项目成果

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会议论文数量(0)
专利数量(0)
プラズマ電解酸化法を用いたNi基単結晶超合金上への遮熱コーティング
等离子电解氧化法镍基单晶高温合金热障涂层
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.Akatsu;T.Kato;Y.Shinoda;F.Wakai;瀬川龍俊・赤津隆・篠田豊・若井史博;加藤貴大・赤津隆・篠田豊・若井史博
  • 通讯作者:
    加藤貴大・赤津隆・篠田豊・若井史博
Zirconia based ceramic coating on a metal with plasma electrolytic oxidation
等离子电解氧化金属上氧化锆基陶瓷涂层
酸化チタン膜および酸化チタン膜形成方法
氧化钛膜及氧化钛膜的形成方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
窒化珪素粉末分散電解液を用いたプラズマ電解酸化皮膜の開発
使用氮化硅粉末分散电解质的等离子体电解氧化膜的开发
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.Akatsu;T.Kato;Y.Shinoda;F.Wakai;瀬川龍俊・赤津隆・篠田豊・若井史博
  • 通讯作者:
    瀬川龍俊・赤津隆・篠田豊・若井史博
Apatite Forming Ability and Photocatalysis of Titanium Oxide Films Made by the Plasma Electrolytic Oxidation of a Titanium Substrate in Various Electrolysis Solutions
钛基体在不同电解溶液中等离子体电解氧化制备的氧化钛薄膜的磷灰石形成能力和光催化作用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Takashi Akatsu;Yuji Yamada;Yasuto Hoshikawa;Yutaka Shinoda;Fumihiro Wakai
  • 通讯作者:
    Fumihiro Wakai
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    2007
  • 资助金额:
    $ 1.52万
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    2006
  • 资助金额:
    $ 1.52万
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    $ 1.52万
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  • 资助金额:
    $ 1.52万
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    $ 1.52万
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