鎂-碳離子注入醫(yī)用純鈦表面改性的研究.pdf

1、使用離子注入技術(shù)可以有效地改善醫(yī)用純鈦的表面性能和生物活性，從而為醫(yī)用純鈦更好地應(yīng)用于臨床開辟了廣闊的前景。MEVVA源離子注入技術(shù)具有改性層與基體結(jié)合牢固、可添加不同離子而獲得所需表面特性、可控性和重復(fù)性好以及無污染等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到廣泛的關(guān)注。 本文利用MEVVA源強(qiáng)流離子注入機(jī)將能量為40和60 keV，劑量為2.0×1017ions/cm2～6.0×1017 ions/cm2的C離子和能量為90 keV，劑量為2.0×1

2、017 ions/cm2的Mg離子，分別注入到醫(yī)用純鈦中。采用表面性能測(cè)試方法對(duì)注入前后材料表面的綜合性能(硬度、摩擦系數(shù)、耐磨性和耐蝕性)進(jìn)行測(cè)量；利用TEM、SEM、XRD、XPS和EDS等分析手段對(duì)注入前后材料的表面形貌、注入元素的化學(xué)價(jià)態(tài)及表面物相等進(jìn)行了分析;使用體外仿生法在Mg離子注入后的純鈦試樣表面沉積羥基磷灰石層，以表征Mg離子注入對(duì)醫(yī)用純鈦生物活性的改善作用；著重探討了Mg離子在羥基磷灰石沉積過程中的加速作用及沉積機(jī)理

3、。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Mg離子注入后在純鈦試樣表面有MgO/Mg(OH)2和Mg2TiO5生成；試樣表面的力學(xué)性能(顯微硬度和彈性模量)和在仿生環(huán)境中的耐腐蝕性能均有不同程度的提高；在SBF中浸泡168 h后，試樣表面生成了致密的羥基磷灰石，即Mg離子注入改善了純鈦的生物活性。通過對(duì)沉積機(jī)理的探討，表明Mg離子注入對(duì)純鈦表面沉積羥基磷灰石能力的改善是由于在浸泡過程中Mg離子從試樣表層逐漸溶出，引起試樣表面附近溶液局部電荷偏聚，使鈣、

4、磷離子在表面吸附形成局部鈣磷含量過飽和，促使鈣磷層形核。 C離子注入后純鈦試樣表面形成了TiC強(qiáng)化相，彌散分布在試樣表層；試樣表面的力學(xué)性能(顯微硬度和彈性模量)和抗磨損性能均有所提高，摩擦系數(shù)下降，在仿生環(huán)境中的腐蝕速度減慢，注入能量越高改性的效果越明顯，但注入劑量的影響并不明顯。在注入能量為60 keV、劑量為2×1017 ions/cm2時(shí)表現(xiàn)出最好的改性效果，此時(shí)試樣表面的顯微硬度和彈性模量分別提高了613％和95％：比