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钛作为一种工业新金属,由于其具有比重小、比强度高、耐蚀性良好等一系列优良特性而被广泛应用于航天航空、船舶工业、石油化工等领域。而对于应用在食品加工运输及医疗卫生领域的钛合金,现如今人们更是需要其具有抗菌功能。为了满足这一要求,本实验选用TC4(Ti-6Al-4V)作为基体,Cu、Ni作为预渗金属,采用双辉等离子表面渗金属技术制备合金化钛合金。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、辉光放电光谱仪分析合金层形貌、成分。利用平板培养法检测处理前后钛合金对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。通过往复摩擦磨损试验,检测合金层各自耐磨性。采用浸泡法检测基体钛合金和合金化钛合金分别在0.5mol/L NaCl溶液中的耐腐蚀性能。主要研究成果如下：1)通过合金化处理,TC4表面形成合金层。其中,CuNi合金层的表面粗糙度为220.3nm,厚度为7.5μmm,Ni含量为40%,Cu含量为8%,主要成分包括：纯Ti及Ti2Ni、Cu0.8iNi0.i9、CuTi等多种固溶体和间隙化合物。Ni合金层表面粗糙度为78.34nm,厚度为20μm, Ni含量为96%,主要成分包括：Ti2Ni、TiNi相及部分纯Ti。2)通过合金化处理,试样对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出一定的抗菌性能。并且,CuNi合金化TC4的抗菌率明显优于Ni合金化TC4。说明：Cu、Ni元素均具有一定的抗菌性能,但Cu元素的抗菌效果优于Ni元素。因此,本实验着重讨论Cu的抗菌机理,但其具体作用机理还有待实验作进一步研究。3)通过合金化处理,CuNi合金化TC4的表面硬度为697HV0.1；Ni合金化TC4的表面硬度为1442HV0.1。由摩擦磨损实验可得：fNi>f CuNi>fs,表明减摩性排列情况为：Ni合金化TC4<CuNi合金化TC4<基体TC4; SNi>SCuNi>SS,表明耐磨性排列情况为：Ni合金化TC4>CuNi合金化TC4>基体TC4。分析原因可能是由于Cu、Ni元素的固溶强化作用所导致。耐磨性实验证实：通过CuNi等离子合金化技术制备的抗菌钛合金具有一定的实用价值。4)通过合金化处理,在0.5mol/LNaCl溶液中的自腐蚀电流密度大小情况为：ICuNi>INi> Is,即VCuNi>VNi>Vs;表明：当腐蚀剂为0.5mol/LNaCl溶液时,试样耐腐蚀性能优劣情况为：基体TC4>Ni合金化TC4>CuNi合金化TC4。说明：Cu、Ni元素的渗入均降低TC4钛合金的耐腐蚀性能。因此,对于提高抗菌钛合金表面耐蚀性方面,有必要在后续实验中作进一步的研究。然而,在0.5mol/LNaCl溶液中,可通过钝化试样并将腐蚀电流保持为维钝电流,从而降低腐蚀速度,促使合金化TC4表现为耐腐蚀性优良。