NiTi合金表面TiO2陶瓷膜層的制備及其性能研究.pdf

1、NiTi合金作為新一代生物醫(yī)用材料，被廣泛應(yīng)用于骨科和心血管等醫(yī)療器械領(lǐng)域，但NiTi合金在體液中因腐蝕作用析出Ni2+離子而對人體產(chǎn)生毒副作用。為了提高NiTi合金的安全性和生物活性，本文采用微弧氧化法在NiTi合金表面制備了表面質(zhì)量優(yōu)異的多孔TiO2陶瓷膜層，研究了正向電壓、頻率、微弧氧化時間和電解液濃度等參數(shù)對陶瓷膜層的表面形貌、組織結(jié)構(gòu)、耐磨性和耐蝕性的影響，還研究了正向電壓和氧化時間對陶瓷膜中Ni2+離子析出量及膜基結(jié)合強度的

2、影響。結(jié)果表明:
　　陶瓷膜層的厚度隨正向電壓的升高而增大，當(dāng)電壓為550V時，孔的密度增加，分布均勻。低壓下，膜層中有少量的銳鈦礦相TiO2出現(xiàn)，隨著電壓升高，膜層中金紅石型TiO2的數(shù)量顯著增加。陶瓷膜層的厚度隨著微弧氧化時間的延長先快速增加，當(dāng)微弧氧化時間超過30 min后，膜層厚度增長放緩。隨著微弧氧化頻率的增加，膜厚逐漸降低。當(dāng)頻率為1000 Hz時，孔徑大小均勻，基本都保持在1μm左右。隨著電解液Na3PO4濃度的提高

3、，陶瓷膜的生長速度加快。當(dāng)Na3PO4濃度為0.075mol/L時，膜層厚度增長緩慢，微孔尺寸大小均勻，表面平整。單因素分析法結(jié)果表明，NiTi合金微弧氧化的優(yōu)化參數(shù)為:正向電壓為550 V，時間為30 min，頻率為1000 Hz，Na3PO4濃度為0.075 mol/L。
　　微弧氧化陶瓷膜層較NiTi合金在空氣、0.9％NaCl和Hank's溶液三種介質(zhì)中的耐磨性能均得到明顯的提高，體積磨損量分別降低了52％、57％和59％

4、。電化學(xué)腐蝕試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微弧氧化陶瓷膜層的腐蝕電位均比NiTi合金正，腐蝕電流密度均比NiTi合金小。與NiTi合金相比，腐蝕電壓提高了1.25倍，腐蝕電流密度降低了約2/3。微弧氧化前后的NiTi合金中Ni2+離子的析出量都隨浸泡時間的增加而增多，隨著浸泡天數(shù)的延長，增加速度放緩。正向電壓為550 V時，微弧氧化時間為30 min時，Ni2+離子的析出量較NiTi合金降低了64.9％。正向電壓550 V、處理時間為30 min時的微