Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金表面生物相容性研究

来源 :中国科学院金属研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dusun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Ti24Nb4Zr8Sn(wt.%)合金(简称Ti2448)是一种新型低模量、高强度且不含有毒元素的多功能p型钛合金。作为一种具有巨大应用潜力的新型医用钛合金,除了力学上应该满足硬组织修复和替代材料的基本要求外,还应具有优良的生物相容性。钛植入体的生物相容性主要取决于其表面氧化膜。本文采用体外模拟人体体液浸泡的方法研究了Ti2448合金表面自然形成氧化膜和采用热氧化与水热处理相结合的方法形成氧化膜诱导磷灰石形成的能力,并用电化学方法评估了上述氧化膜在生理环境下的耐腐蚀性能。同时,利用物理方法在合金表面制备了活性涂层,探讨了表面改性和物理涂层两类表面生物活化方法诱导磷灰石形成的机理。通过研究发现:   在诱导磷灰石形成方面,Ti2448合金表面自然形成氧化膜的磷灰石形成诱导能力主要取决于表面羟基含量。当晶粒尺寸从100μm缩小到100nm时,细化晶粒能显著增加表面原子数从而提高合金表面Ti-OH含量,在模拟人体体液(简称SBF)中浸泡时合金表面形成磷灰石的时间缩短。进一步研究发现,分别采用热氧化和水热处理相结合的方法在合金表面引入钙以及用物理方法引入钙和磷能大大加速磷灰石形成。首先,对合金采用热氧化与水热处理相结合的双步处理,在合金表面形成富含TiO2、CaTiO3,CaCO3和Ca(OH)2的改性层,一方面TiO2水化形成丰富的Ti-OH,另一方面CaTiO3的存在提供磷灰石形核所需的Ti-O-Ca键,并且部分CaCO3和Ca(OH)2溶解,提高了合金表面钙离子浓度和过饱和度。因此,经上述处理后的Ti2448合金表面在SBF中浸泡3天即能形成完整的磷灰石层。其次,采用蘸涂并烧结的方式在合金表面制备了60CaO·30P2O5·3TiO2·ZrO2·6Na2O含钙磷生物玻璃陶瓷涂层。在SBF中浸泡时,一方面,表面有少量的Ti-OH以及大量的钙离子和磷酸根离子的溶解,有益于磷灰石在涂层表面的形核;另一方面涂层中的β-Ca3(PO4)2能够与水介质发生反应,转变为磷灰石。因此,该玻璃陶瓷涂层在SBF中浸泡7天能诱导完整磷灰石层形成。   在细胞相容性方面,Ti2448合金原始表面早期成骨细胞黏附较好,显示出较高的细胞贴壁率。经热氧化及氢氧化钙溶液中的水热处理后,与原始表面相比,成骨细胞黏附和增殖能力基本相当,而玻璃陶瓷涂层表面成骨细胞黏附和增殖能力强,显示出较基体合金更优异的细胞相容性。   在耐腐蚀性方面,Ti2448合金在磷酸盐缓冲溶液中具有较高的自腐蚀电位,较低的腐蚀电流,与纯钛的耐蚀性能相当。经热氧化并随后在饱和氢氧化钙溶液中水热处理后,腐蚀电流密度较600℃热氧化试样降低,腐蚀速度减小。在磷酸盐缓冲溶液中添加牛血清蛋白时,血清蛋白在Ti2448合金表面吸附良好,蛋白质吸附降低了Cl-离子的侵蚀,减小了Ti2448合金腐蚀倾向,但由于蛋白质分子与合金的络合,加速金属离子的溶解,腐蚀电流增大。
其他文献
低分子聚丁二烯(LPB)以其良好的柔顺性和耐水性、双键官能团的可反应性,以及固化后的耐化学、耐热和机械性能,已被广泛的应用于制备涂料、胶粘剂和涂料助剂等。本研究针对低分
本文通过对荣华二采区10
期刊
TA15合金是一种近α钛合金,具有较好的塑性和加工性能,广泛用于航空、航天领域。目前生产的TA15合金锻件,无论是采用普通模锻工艺还是等温锻造工艺,都或多或少存在表面拉裂、
学位
铁素体—珠光体组织钢16MnR是油气储运使用的主要金属材料之一,在高温高压CO2环境中16MnR钢出现铁素体和珠光体两者之间的电偶腐蚀。但是到目前为止,对于16MnR钢中的铁素体和珠
就在数年前,马云的阿里巴巴、淘宝虽知名但还没有展现出引领行业发展生态的力量,而今天,网络购物市场的发展催生了一个庞大的群体:这个群体依附于淘宝、亚马逊等主要网购平台
锆钛酸钡钙((Ba,Ca)(Ti,Zr)O3,BCTZ)陶瓷是一类具有钙钛矿结构的A、B位离子取代铁电体,在室温下具有强铁电和介电性能,被认为是很有潜力的无铅压电陶瓷材料之一。与铅基压电陶瓷
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
随着经济的发展,水资源的消耗量也随之增加,发展节水灌溉势在必行。人们生活水平提高的同时对温室蔬菜需求量越来越大,因此温室大棚蔬菜节水灌溉方式得到了空前的发展。本文以微
本文研究了两种典型高分子胶粘剂(环氧胶粘剂和聚氨酯胶粘剂)在典型大气曝晒环境和人工加速试验中的老化失效行为,探讨了老化失效过程与老化时间、粘接界面、表观形貌以及微观
精细农业通过获取农田内作物产量和影响作物生长的环境因素的空间差异性信息,对农田内各小区域因地制宜、按需实施定位变量农作,以提高农业投入的有效利用率,是未来大田农业的重