医用钛基合金的表面改性及生物相容性研究

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1、医用钛基合金的表面改性及生物相容性研究贵州大学硕士学位论文摘要医用钛基合金Ti6A14V合金(TCA)以及氍Ni形状记忆合金(SMA)在医学领域的使用在提高人类生活质量方面发挥了巨大的作用。然而，钛合金植入人体后，在体液中不可避免地会发生腐蚀。腐蚀不仅会降低金属材料的力学和机械性能，甚至会导致值入失效，而且，溶入体液的m、V、Ni离子对周围组织会产生一定的副作用，严重的则引发组织病变或癌变。因此，医用材料的耐蚀性研究对于保障其在人体的安全使用具有十分重要的现实意义。本文通过对医用钛合金TC4和TiNiSMA用物理气相沉积(PVD)方法和电化学方法对其表面改性，针对改性后材料

2、的不同用途，考察其在模拟生理环境中的抗磨损性能、耐腐蚀行为和生物相容性等性能，来探讨改性后材料作为生物材料的可能性，和改性方法的实际可行性。1．在TCA表面通过基于非平衡磁控溅射的H．I．P(HigllIonicPulsetechnology)工艺制备新型涂层AITiN。通过在模拟生理环境中的摩擦磨损、电化学腐蚀、趾、v离子溶出等试验，初步研究了该种陶瓷涂层作为一种具有潜在应用前景的耐磨性生物材料的可能性，并初步得到其具有更优异的摩擦磨损性能，摩擦系数仅为0．1)07，和更好耐腐蚀性能，并降低舢、V离子溶出，增加其长期植入的安全性。2．采用三电极体系，用阳极氧化法，在铵盐体

3、系溶液中对近似等原子比的TiNi形状记忆合金(sMA)表面进行阳极氧化，在其表面形成氧化膜，对氧化膜的表面形貌、耐蚀性及氧化膜中Ni含量进行考察，在一定程度上降低了表面Ni含量，Ti：Ni为2．5。还通过在模拟生理环境中的电化学腐蚀及血液相容性等实验，得到了阳极氧化后更加优异的耐腐蚀性能和血液相容性，为其能作为性能更优异的口腔内生物材料奠定了良好的基础。3．本文通过阴极电沉积法在近似等原子比的TiNiSMA表面，用Ti(S002作为电解液沉积得到了富含OH"的Ti-O膜，其颗粒大小在几十到几百纳米。并通过在模拟生理环境中的电化学腐蚀、生物活性评价及血液相容性等试验，检验阴极

4、电沉积法所制备Ti．O膜的性能，并探讨工艺参数对Ti．O膜的影响，找到最佳工艺。最终TiNiSMA材料阴极电沉积在最佳工艺参数：在PHI．2的电解液中Iv医用钛基合金的表面改性及生物相容性研究贵州大学硕士学位论文加入0．2MN03。、电流密度5m刖cm2沉积4mm，得到了最为均匀且具有生物活性的面．O膜，同时具有很优异的耐腐蚀性能和血液相容性。为其作为TiNiSMA氧化脱Ni后表面舒松氧化层的后期处理工艺奠定了基础：关键词：Ti6灿4v合金，H．I．P，灿谊q涂层，TiNi形状记忆合金，阳极氧化，阴极电沉积，Ti．O膜V医用钛基舍金的表面改性及生物相容性研究贵州大学硕士学位

5、论文AbstractTheapplicationofbiomedicalmetalsofTi6A14ValloyandTiNishapememoryalloy(SMA)懿cnshugeeffectonpromotinglivingqualityofhumanbeings．However,whenbeingimplantedintobody,titaniuma110ywouldbecorrodedinevitablyresultingfromtheinfluenceofbodyfluid,whichwilldecreasethemechanicalpropertiesofme

6、tals，evenresultinimplantationfailure．AndthemetalionsofAl、V、Nidissolvedintobodyfluidhavesomesideeffectonthesurroundingtissue，evenleadingtopathologicalchangesorcarcinomatousalteration．Hence，studiesoncorrosionresistanceofbiomedicalmetalshaveimportantpracticalsenseinguaranteeingtheirsafeapplic

7、ation．Thesul'facemodificationonTi6A14ValloyandT1NiSMAwasappliedbyphysicalvapourdepositionO'VD)andelectrochemicalmethod，andtestedcorrosionresistanceandbiocompatibilityofmodifiedmaterialstoresearchitspossibilitybeingbiom．aterialsandfeasibilityofmodificationmetho