鈦合金表面超親水TiO涂層的制備與表征.pdf

1、鈦及鈦合金由于其機(jī)械性能、耐蝕性及生物相容性優(yōu)異被廣泛用作牙科種植體材料。但是由于其生物惰性在植入人體之前須進(jìn)行表面處理，相比與目前廣泛使用的噴砂酸蝕法(SLA)，微弧氧化法具有一次成型、保存容易等優(yōu)點，但是其粗糙度和潤濕性難以達(dá)到使用要求。而最近研究出來的大腦狀微弧氧化氧化層具有很高的粗糙度和潤濕性，是一種可以取代SLA，應(yīng)用于種植體的表面處理方法。
　　本文利用四硼酸鈉、四硼酸鋰、四硼酸鉀以及氟化鈉作為電解液，在純鈦、鈦合金以

2、及種植體上進(jìn)行了微弧氧化實驗，利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀以及接觸角測試儀分別測試與分析了不同實驗條件氧化層的表面形貌、相組成以及潤濕性;利用3M附著力測試膠帶評定了膜層結(jié)合力;激光共聚焦顯微鏡觀察了孔的輪廓;電感耦合等離子發(fā)射光譜儀測量了剩余電解液中鈦離子濃度。
　　研究結(jié)果表明:大腦狀形貌氧化層的形成過程是納米孔——微米孔——微米孔長大，最終鋪滿整個氧化層。其形成的根本原因在于，電解液能夠與放電擊穿而噴射出的熔融二氧化鈦發(fā)

3、生反應(yīng)，使得孔的周圍沒有噴射沿，而產(chǎn)生的熱量使孔周圍形成熱影響區(qū)，大大降低了介電性，使得放電在孔的周圍繼續(xù)進(jìn)行，最終形成大腦狀花紋。
　　使用不同陽離子四硼酸鹽作為電解液進(jìn)行微弧氧化，均可以得到大腦狀氧化層，四硼酸鋰所制備的氧化層有大量納米孔，溝槽尺度也更大。不同陽離子對微弧氧化形貌的影響主要是其水解能力和離子半徑引起的擴(kuò)散能力差異造成的。不同陽離子對氧化層的相組成沒有影響。
　　閥金屬在氟化鈉電解液中，I=f(U)曲線是非

4、線性的，所以隨著電解液濃度的升高，形貌差異巨大。在電解液濃度為0.15mol/L時，可以制備出大腦狀氧化層，其溝槽寬度為四硼酸鹽制備溝槽的1/10-1/5。潤濕性能優(yōu)異，氧化層由銳鈦礦和金紅石相組成。
　　不同鈦合金在四硼酸鈉電解液中微弧氧化形貌有差別，TA4氧化層為大腦狀，溝槽表面有顆粒附著;TC4的溝槽沒有鋪滿整個氧化層，并且孔的周圍有噴射痕跡;TC20為多孔的蜂窩狀。氧化層顏色分別為灰色、咖啡色、灰白色。但是相的組成沒有差別