niti合金微弧氧化陶瓷膜层的研究

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1、中图分类号TG174.453论文编号1006015-0171学科分类号430.15『密级TIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGY工程硕士学位论文DISSERTATIONNiTi合金微弧氧化陶瓷膜层的研究ResearchofCeramicCoatingonNiTiAlloyPreparedbyMicro-arcOxidation工程领域:材料工程作者姓名:冯电稳指导教师:姜训勇副教授天津理工大学研究生部二〇_五年三月分类号：430.15密级：天津理工大学研究生学位论文NiTi合金微弧氧化陶瓷膜层的研究（申请硕士学位）学科专业：材料工程研究方向：材料表面工程作者

2、姓名：冯电稳指导教师：姜训勇副教授2015年3月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchofCeramicCoatingonNiTiAlloyPreparedbyMicro-arcOxidationByDianwenFengSupervisorAssociateProfessorXunyongJiangMarch2015独刳牲声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

3、的研究成果，也不包含为获得天津理工大學或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位抡X作者答名：4筌孛日期：年]月?g学位论丈敕权使用援权书本学位论文作者完全了解天津理工大學有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大學可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论丈作者答名导岬答名各孝£1期：~Vi7丨f年}月El筌孛q期：年

4、^月摘要近等原子比的NiTi合金因具有形状记忆特性、超弹性、耐磨性、耐腐蚀性等优异性能而被应用于生物医学领域中,作为医用替代材料，NiTi合金表面不能和骨组织能形成化学建和，且将未处理NiTi合金植入生物体后,会释放具有毒性的Ni离子，采用微弧氧化方法对NiTi合金进行表面改性可以有效改善以上问题。本文在恒流模式下选取NaAlO2、Na2SiO3电解液对NiTi合金进行微弧氧化处理，综合研究了电解液成分和浓度、氧化时间对膜层质量的影响，利用SEM、XRD、XPS、腐蚀试验等方法研究了微弧氧化膜层的形貌特征，物相成分组成和耐腐蚀性等。实验结果表明：经微弧氧化改性的NiTi合金表

5、现出良好的力学性能和耐腐蚀性。通过此方法探索了不同电解液成分下微弧氧化机理的区别。选取在NaAlO2电解液下，在恒流模式下对NiTi合金进行微弧氧化处理，通电后试样表层很快形成一层膜，随着反应进行膜层厚度逐渐增加，表面粗糙度也增加，经检测初期膜层主要为Al2O3,且未发现Ni和Ti元素的化合物，研究表明NiTi合金在在NaAlO2电解液体系里主要靠电解质的沉积作用，并且随时间的增加，膜层逐渐增厚，且表现出起弧打火现象，在此条件下所制的膜层结合力特别差，在室温下放置一定时间，膜层就会出现自然脱落现象。选取Na2SiO3为电解液，同样在恒流模式下进行，发现在加载电流后很长一段时间

6、内，表面变化不明显，只是简单发生阳极氧化过程，电压随时间变化分为两个区域：缓慢增长区和跃增区，膜层表面形貌为粗糙多孔状，满足了与骨组织结合良好生物相容性特点，对初期绝缘膜层形成机制的探索，发现在开始很长阶段，NiTi合金表面的Ni元素进入到溶液的速度大于Ti，使得表面出现留Ti失Ni的现象，并且Ti在外加电流作用下发生阳极氧化，形成初期的绝缘膜层，为后续微弧氧化的发生创造了条件，后期溶液中的溶质Na2SiO3参与到反应中，并且加剧了反应的进行，实验中表现出电压随时间变化趋势出现跃升变化现象，实验中还对比了不同浓度Na2SiO3对膜层厚度，表面硬度等影响，以此探索出比较优异的工

7、艺参数。经过微弧氧化表面改性的的NiTi合金，其表面的耐腐蚀性明显提高，并且有效的抑制了Ni离子的释放，尤其在不同浓度Na2SiO3电解液处理的试样的动电位极化曲线表明，耐腐蚀性不是随浓度增加一直增强的，在42g/LNa2SiO3时膜层耐腐蚀最好，相比基体材料，处理后试样的自腐蚀电流密度降低两个数量级，腐蚀电位提高0.3V,处理后的试样Ni离子溶出量降低幅度很大。关键词：NiTi合金微弧氧化陶瓷膜层机理耐腐蚀性AbstractThenearlyequiatomicNiTialloyhasbeenwide