鎳鈦合金表面多層薄膜的制備研究與評價.pdf

1、鎳鈦形狀記憶合金現(xiàn)已逐漸用于制作人體硬組織植入體，作為人體植入材料，鎳鈦合金存在以下兩個問題：一、彈性模量與自然骨相差懸殊，生物力學相容性欠佳，容易造成應力集中和骨吸收的不良后果；二、成分和組織結構與人骨截然不同，其具有生物惰性，植入體內(nèi)只是一種機械嵌連性的骨整合。因此，對鈦及其合金進行表面改性十分必要。 類金剛石薄膜的研究近年發(fā)展迅速，對醫(yī)用金屬材料而言，單采用物理氣相沉積或化學氣相沉積技術制備的DLC薄膜性能還不能滿足植入物

2、的需要，薄膜與醫(yī)用金屬材料之間的結合力差，主要由于薄膜與基體不同的熱膨脹性能而導致膜基之間存在很高的內(nèi)應力，從而導致應用過程中薄膜出現(xiàn)剝落、起皺等現(xiàn)象。對此，本實驗采用人們提出的過渡層技術，利用雙放電腔微波-ECR等離子體源，結合復合PVD的方法，先后在NiTi基體上沉積Si和Si/α-C：H過渡層，然后制備類金剛石薄膜，以期找到一個合理的工藝參數(shù)來指導類金剛石的制備。實驗結果表明：當沉積時間在60min左右時可獲得具有最好結合強度的梯

3、度薄膜，而超過或低于這個時間值會導致膜基結合強度降低。 羥基磷灰石被認為是目前生物相容性最好的生物陶瓷之一，但國內(nèi)外的研究以單一HA涂層居多。由于金屬基體與涂層間的膨脹系數(shù)不匹配，加熱或冷卻過程中會產(chǎn)生殘余應力，使涂層的附著強度受到一定的限制。因此，提高涂層的結合強度，確保其在體內(nèi)的穩(wěn)定存在，使材料能夠滿足臨床應用的需求是急需解決的問題。如在鎳鈦合金表面形成氧化鈦薄膜而形成的陶瓷層，可有效地改善腐蝕性能和磨損性能，更重要的是在人

4、體與合金中的鎳離子之間形成一道屏障，防止鎳離子進入人體。本工作先后利用溶膠-凝膠法制備了氧化鈦和羥基磷灰兩種薄膜，然后結合氧化鈦和羥基磷灰石各自的優(yōu)點，制備二氧化鈦/羥基磷灰石的生物活性薄膜。實驗結果表明：HA/TiO2/NiTi體系比純HA/NiTi體系的結合強度有著良好的腐蝕性能及結合強度。 研究結果表明，無論是在制備類金剛石薄膜還是制備羥基磷灰石薄膜時，在薄膜之間引入過渡或緩沖層來減小薄膜與基體之間的應力差距是有必要的。