生物醫(yī)用鈦電化學(xué)拋光和陽極氧化表面改性研究.pdf

1、先進的生物醫(yī)用金屬材料及表面改性是一個備受關(guān)注的研究主題。超細晶純鈦材以其高強度、不含對人體有害元素以及優(yōu)良的生物相容性等一系列特性而被稱為是一種新型生物醫(yī)用金屬材料。電化學(xué)拋光、陽極氧化是生物醫(yī)用金屬材料常用的兩種表面處理方法。本文以常規(guī)純鈦材(TA2)、超細晶純鈦材(TA2)、常規(guī)TA4純鈦材以及常規(guī)TC4(Ti6Al4V)合金為對象,所開展的工作和取得的創(chuàng)新性成果如下:
　　 研究了常規(guī)純鈦材(TA2)和超細晶純鈦材(TA

2、2)電化學(xué)拋光表面的形貌、抗腐蝕性能、微動摩擦磨損性能和生物活性。結(jié)果表明:與常規(guī)純鈦材電化學(xué)拋光表面相比,超細晶純鈦材電化學(xué)拋光表面具有更多小尺寸(納米尺度)蝕坑,更高的抗模擬體液電化學(xué)腐蝕性能(后者的腐蝕速率是前者的2/5),更低的摩擦系數(shù)(0.15vs.0.12)、更高的耐磨性(后者的磨痕寬度是前者的4/5),以及輕微較高的生物活性(Kobubo模擬體液中Ca-P層的生長速率18.40vs.21.03g/m2)。分析認為,以上性能

3、變化是純鈦材組織超細化提高其晶體缺陷(內(nèi)能)所致。
　　 研究了常規(guī)純鈦材(TA2)和超細晶純鈦材(TA2)陽極氧化表面的形貌、膜.基結(jié)合力、抗腐蝕性能、微動摩擦磨損性能和生物活性。結(jié)果表明:與常規(guī)純鈦材陽極氧化表面相比,超細晶純鈦材陽極氧化表面具有更多納米尺度孔穴,更高的膜.基結(jié)合力(后者是前者的2倍),更高的抗模擬體液電化學(xué)腐蝕性能(后者的腐蝕速率是前者的2/5),更低的摩擦系數(shù)(0.36vs.0.19)、更高的耐磨性(后者

4、的磨痕寬度是前者的1/2),以及幾乎相同的生物活性(Kobubo模擬體液中Ca-P層的生長速率14.61vs.14.21g/m2)。
　　 比較了TA4純鈦材電化學(xué)拋光表面和陽極氧化表面的形貌、抗腐蝕性能、微動摩擦磨損性能和生物活性。結(jié)果表明:與TA4純鈦材陽極氧化表面相比,TA4純鈦材電化學(xué)拋光表面具有較多納米尺度孔穴(孔穴總數(shù)較低),較低的表面粗糙度(低約一個數(shù)量級),較低的抗腐蝕性能(后者的腐蝕速率比前者的稍大),較低的摩

5、擦系數(shù)(0.29vs.0.13),較差的耐磨性能(后者的磨痕寬度是前者的2.4倍),以及較高的生物活性(Kobubo模擬體液中Ca-P層的生長速率15.38vs.19.75g/m2)。
　　 對比了TC4(Ti6Al4V)合金電化學(xué)拋光表面和陽極氧化表面的生物活性。結(jié)果表明:與TC4合金陽極氧化表面相比,TC4合金電化學(xué)拋光表面具有更高的生物活性(Kobubo模擬體液中Ca-P層的生長速率18.36vs.20.10g/m2)。其