【摘 要】
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目前得到广泛应用的生物医用金属材料主要由不锈钢、钛合金、钴合金和贵金属。本文的研究对象是钛合金(Ti6Al4V),钛合金因其具有良好的生物相容性、稳定的理化性质、易于成形
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目前得到广泛应用的生物医用金属材料主要由不锈钢、钛合金、钴合金和贵金属。本文的研究对象是钛合金(Ti6Al4V),钛合金因其具有良好的生物相容性、稳定的理化性质、易于成形和与人骨有着较为接近的弹性模量,而成为在人工关节、骨折固定、脊柱内植物、软组织修复等骨科各个领域广泛采用的生物材料。但是其在生理环境中和负载条件下的耐磨及耐蚀性能较差。为了提高钛合金的耐磨及耐蚀性,本文采用超声波冷锻技术将钛合金表面进行纳米化,然后采用微弧氧化技术(MAO)制备出具有生物活性的UCFT-MAO涂层。本文通过原子力显微镜(AFM)测量到(UCFT)表面的粗糙度是36.982nm;透射电镜(TEM)观察UCFT样品距离表面不同深度处的微观组织,距离表面0μm,晶界明显,错位现象较少;距离表面20μm,晶粒,晶界和位错同时存在;距离表面40μm,只有大量的位错和少量的晶界存在。本文通过扫描电镜(SEM)观察MAO样品表面呈蜂窝状的多孔结构,UCFT-MAO表面蜂窝状的多孔结构比MAO样品更加致密;X射线衍射(XRD)结果显示,UCFT预处理对涂层的成分影响不大;硬度结果显示,UCFT-MAO的硬度值最大,为518HV0.05,其次是MAO样品,硬度为487HV0.05。UCFT-MAO涂层更加致密以及硬度的提高有利于其耐磨及耐蚀性能的提高。磨损试验是通过摩擦系数和磨损量来检测钛合金的耐磨性能,而电化学腐蚀实验通过测量样品的动电位极化曲线(PDP)和电化学阻抗谱(EIS)来检测其耐蚀性能。结果表明:超声波冷锻降低了 MAO涂层和基体的摩擦系数,基体的磨损量为19mg,UCFT样品的磨损量为15mg,UCFT-MAO的磨损量仅为6mg。超声波冷锻作为微弧氧化涂层的预处理技术,显著提高微弧氧化涂层的耐磨性能。UCFT-MAO试样具有最低的腐蚀电流密度和最高的电化学阻抗值。超声波冷锻是一项比较新的冷加工技术,其在钛合金上的应用少见报道,本文研究其作为预处理对钛合金的耐磨及耐蚀性能的影响。
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