论文部分内容阅读
NiTi合金作为新一代生物医用材料,被广泛应用于骨科和心血管等医疗器械领域,但NiTi合金在体液中因腐蚀作用析出Ni2+离子而对人体产生毒副作用。为了提高NiTi合金的安全性和生物活性,本文采用微弧氧化法在NiTi合金表面制备了表面质量优异的多孔TiO2陶瓷膜层,研究了正向电压、频率、微弧氧化时间和电解液浓度等参数对陶瓷膜层的表面形貌、组织结构、耐磨性和耐蚀性的影响,还研究了正向电压和氧化时间对陶瓷膜中Ni2+离子析出量及膜基结合强度的影响。结果表明: 陶瓷膜层的厚度随正向电压的升高而增大,当电压为550V时,孔的密度增加,分布均匀。低压下,膜层中有少量的锐钛矿相TiO2出现,随着电压升高,膜层中金红石型TiO2的数量显著增加。陶瓷膜层的厚度随着微弧氧化时间的延长先快速增加,当微弧氧化时间超过30 min后,膜层厚度增长放缓。随着微弧氧化频率的增加,膜厚逐渐降低。当频率为1000 Hz时,孔径大小均匀,基本都保持在1μm左右。随着电解液Na3PO4浓度的提高,陶瓷膜的生长速度加快。当Na3PO4浓度为0.075mol/L时,膜层厚度增长缓慢,微孔尺寸大小均匀,表面平整。单因素分析法结果表明,NiTi合金微弧氧化的优化参数为:正向电压为550 V,时间为30 min,频率为1000 Hz,Na3PO4浓度为0.075 mol/L。 微弧氧化陶瓷膜层较NiTi合金在空气、0.9%NaCl和Hanks溶液三种介质中的耐磨性能均得到明显的提高,体积磨损量分别降低了52%、57%和59%。电化学腐蚀试验结果发现,微弧氧化陶瓷膜层的腐蚀电位均比NiTi合金正,腐蚀电流密度均比NiTi合金小。与NiTi合金相比,腐蚀电压提高了1.25倍,腐蚀电流密度降低了约2/3。微弧氧化前后的NiTi合金中Ni2+离子的析出量都随浸泡时间的增加而增多,随着浸泡天数的延长,增加速度放缓。正向电压为550 V时,微弧氧化时间为30 min时,Ni2+离子的析出量较NiTi合金降低了64.9%。正向电压550 V、处理时间为30 min时的微弧氧化膜与NiTi合金基体的结合强度最大,达到了36.62 MPa。