醫(yī)用金屬材料表面處理

1、醫(yī)用鈦合金材料表面改性摘要：金屬材料是生物醫(yī)學材料中應用最早的。由金屬具有較高的強度和韌性，適用于修復或換人體的硬組織，早在一百多年前人們就已用貴金屬鑲牙。隨著抗腐蝕性強的不銹鋼、彈性模量與骨組織接近銅鐵合金，以及記憶合金材料、復合材料等新型生物醫(yī)學金屬材料的不斷出現(xiàn)，其應用范圍也在擴大。關鍵詞：鈦合金材料，表面涂層處理，表面改性（一）醫(yī)用金屬與合金表面涂層處理（一）醫(yī)用金屬與合金表面涂層處理金屬及其合金在生物體內(nèi)的生物活性、磨損、腐蝕

2、問題尚未解決，需對其表面進行改性。表面改性不僅要抑制有害金屬離子的溶出，而且要促進組織的再生和加強材料與組織結合。生物鈦合金材料的表面改性技術主要可以分為：（1）物理化學方法（2）形態(tài)學方法（3）生物化學方法。1物理化學方法物理化學方法——改善金屬生物材料表面性能的主要方法（1）熱噴涂）熱噴涂熱噴涂是利用一種熱源的火焰將粉末狀的金屬或非金屬噴涂材料加熱熔融并軟化，并用熱源自身的動力或外加高速氣流霧化，使噴涂材料的液滴以一定的速度噴向經(jīng)過

3、預處理干凈的基體表面，依靠噴涂材料的物理變化和化學反應，與基體形成結合層的工藝方法?？煞譃殡娀娡?、等離子噴涂、火焰噴涂、爆炸噴涂等。（2）脈沖激光融敷）脈沖激光融敷是在低輸出功率、高掃描速速的脈沖激光照射下，將涂敷材料融敷在基體表面的方法。（3）離子濺射）離子濺射離子濺射以高速離子轟擊靶材，使涂敷材料粉粒濺射并沉積在金屬基體（4）噴砂法）噴砂法用噴砂機將涂敷材料粉末直接高速噴出鑲入基體表面。（5）電化學法）電化學法電化學法是用電化學的

4、方法，通過調節(jié)電解液的濃度、PH值、反應溫度，電場強度，電流等來控制反應的制備方法。（6）離子注入法）離子注入法離子注入改性是將所需的元素在離子氣化室中進行氣化，通過高頻鈦合金植入件應當具備良好的耐磨性，不會因經(jīng)常磨損而產(chǎn)生假體松。目前應用的醫(yī)用鈦合金雖然具有優(yōu)良的耐蝕性和比強度，但耐磨性較差，為了提高鈦合金的耐磨損性能，通常是利用表面處理工藝在鈦合金表面形成一層耐磨涂層。，常用的耐磨表面涂層有類金剛石碳(DLC)膜、氮化鈦(TiN)涂

5、層等。（1）類金剛石涂層類金剛石涂層類金剛石碳膜具有先進的化學、電子、光學和力學等方面的諸多優(yōu)異性能，如極高的硬度、化學惰性、低摩擦系數(shù)、高阻抗、良好的熱傳導性和優(yōu)良的光學透過性等，因而可以廣泛用作醫(yī)用矯形體的耐磨保護層。（2）TiNTiN涂層涂層TiN具有高硬度、優(yōu)良的摩擦磨損性能、良好的化學惰性、獨特的顏色，這些非凡的特點使其在耐磨和耐腐蝕的表面涂層有廣泛的應用。此外由于其生物相容性已得到了醫(yī)學界的承認，從而也為其在臨床醫(yī)學領域的應

6、用奠定了一定的基礎。3提高耐腐蝕性能的鈦合金表面改性提高耐腐蝕性能的鈦合金表面改性腐蝕的機理腐蝕的機理本質上是電化學腐蝕。其腐蝕原理與原電池的工作原理相類似腐蝕分類：腐蝕分類：(1)全面腐蝕(2)局部腐蝕:①點蝕；②晶間腐蝕；③縫隙腐蝕(3)磨蝕(4)應力腐蝕(5)疲勞腐蝕(6)電偶腐蝕提高金屬的抗腐蝕性能的途徑：（1）在材料表面形成保護層生物陶瓷（2）提高材料表面光潔度鈦合金生物材料的展望鈦合金生物材料的展望隨著人民生活水平的提高及對

7、健康的更高要求，對生物醫(yī)用材料的需求量正在迅速地增長。盡管近年來人們運用表面工程的方法對提高醫(yī)用鈦合金材料的性能(生物活性和相容性、耐磨耐蝕性)開展了大量的工作并取得進展，但涂層與鈦合金基體的界面結合強度較低仍是困擾鈦合金植入體臨床應用的瓶頸問題。因此從仿生原理、組織工程原理、基質控制礦化的思路出發(fā)，兼顧涂層的高耐磨性、優(yōu)良的耐蝕性和生物相容性，研究適合鈦合金特性的多功能表面涂層體系，運用新的涂層形成原理開發(fā)涂層制備新工藝是今后醫(yī)用鈦合