預處理對純鈦表面微弧氧化膜物相結構與性能的影響.pdf

1、本文采用JEOLJEM-2100型高分辨透射電子顯微鏡、HITACHISU-70型熱場發(fā)射掃描電鏡、MicroNano多模式掃描探針顯微鏡、RigakuD/max-rc型X射線衍射儀、FTIR-8400型傅立葉變換紅外光譜儀、EG&G(Princeton)PAR2273電化學工作站等先進研究手段，試驗研究了純鈦試樣微弧氧化工藝過程和氧化膜生長規(guī)律，分析了純鈦基體微弧氧化的反應機理，建立了微弧氧化膜生長模型和工藝模型;運用“復合制備工藝+

2、工藝條件設計”的研究方法，系統(tǒng)研究了噴砂、酸蝕、“噴砂+酸蝕”（噴蝕）表面處理方法對純鈦試樣的預處理，并對預處理后的試樣進行了微弧氧化制備加工，深入分析了噴砂、酸蝕、噴蝕純鈦試樣及其微弧氧化膜的表面微觀結構、物相組成、結合強度、表面力學性能、潤濕性、耐蝕性等內容，探討了不同預處理方式對純鈦牙種植體試樣微弧氧化復合制備工藝的影響;用超聲、低溫方法輔助了復合制備工藝，對比了制備的樣品對羥基磷灰石(HA)沉積的引導能力及其動物體內、體外試驗結

3、果，得出以下研究結論:
　　純鈦微弧氧化膜表面的微觀形貌、粗糙度、顯微硬度、膜重、膜厚、物相結構、元素組成等隨著氧化時間不同呈現出相應的改變，當氧化20min時純鈦基體微弧氧化膜即生長完成。純鈦微弧氧化工藝模型分析表明其氧化膜微觀結構、物相組成等與工藝參數之間存在必然的聯(lián)系。其中，微弧氧化工藝時間t是最主要的工藝參數，膜層結構及其他各參數都受工藝時間t的影響，工藝參數t決定了微弧氧化的加工時間。另外，純鈦微弧氧化膜還具有電容效應。

4、
　　噴砂純鈦基體表面在45s的噴砂時間呈現出一定微觀粗糙度與顯微硬度的較好組合。HF+HCI混合溶液與基體Ti及其氧化層能夠發(fā)生酸蝕化學反應，影響了純鈦基體的微觀形貌及力學性能，酸蝕純鈦基體表面在90s的酸蝕時間組合了明顯的α+β復相組織結構。純鈦基體經過噴砂、酸蝕預處理后復合微弧氧化制備加工時，噴砂純鈦基體微弧氧化膜經過25min生長完成，而酸蝕純鈦基體微弧氧化膜經過15min即可生長完成。不同方式預處理的純鈦基體微弧氧化膜表

5、現出不同的表面微觀結構、力學性能、膜層厚度及重量，也表現出不同的物相結構和元素組成，尤其是微弧氧化膜的結合強度、潤濕性、耐蝕性等性能不同，說明預處理方式對純鈦試樣具有重要的影響。
　　噴蝕對純鈦試樣主要產生了噴砂和腐蝕的綜合作用，純鈦基體經過45s時間噴砂及120s的酸蝕預處理，試樣表面具有噴砂和酸蝕綜合作用效果，并去除了噴砂作用的殘留物。從不同環(huán)境條件輔助微弧氧化制備噴蝕純鈦試樣表面的特征和特性試驗結果研究發(fā)現，超聲條件輔助制備

6、的噴蝕純鈦微弧氧化試樣具有較均勻的表面微孔結構、微孔平均尺寸較大、膜層含有較高的磷酸鈣Ca3(PO4)2及Ca，P含量，其結合強度與潤濕性也較高，因此制備的試樣適合牙種植體與骨組織接觸部分的處理;而低溫輔助微弧氧化制備的噴蝕純鈦試樣具有較低的表面微觀粗糙度、表面微孔尺寸較小，尤其是其膜層耐蝕性得到大幅提高的同時，結合強度與潤濕性無明顯降低，因此適合牙種植體與軟組織接觸部分的處理。
　　用不同預處理工藝及不同環(huán)境輔助條件下微弧氧化制