純鈦表面氧化膜微弧氧化改性的實驗研究.pdf

1、目的： 微弧氧化作為鈦表面工程技術(shù)之一,其優(yōu)點是可以在鈦表面原位生成氧化膜,從而改善鈦金屬的抗磨損、抗腐蝕及生物相容性等性能.本課題的研究目的是利用微弧氧化技術(shù)對純鈦表面氧化膜進行功能改性,形成含羥基磷灰石的氧化物膜,并對該氧化物膜的物理、化學(xué)以及生物學(xué)性能進行評價,從而為開發(fā)出新型種植材料提供實驗依據(jù). 材料和方法:通過調(diào)節(jié)微弧氧化過程中電解液的Ca、P濃度和處理時間,對鈦表面氧化膜進行功能改性.利用SEM、EDS和X

2、RD,考察微弧氧化工藝參數(shù)對鈦表面氧化膜的顯微結(jié)構(gòu)、組成成分的影響,分析氧化膜的結(jié)構(gòu)特點,確定合適的工藝參數(shù).采用電化學(xué)腐蝕方法,評價微弧氧化膜的耐腐蝕性能.采用MTT比色法細胞毒性實驗和BMSCs的附著實驗,初步評價微弧氧化膜的生物相容性. 結(jié)果： 1.對純鈦表面氧化膜進行微弧氧化改性,可以在鈦表面形成多孔的梯度氧化膜結(jié)構(gòu). 2.利用含Ca、P電解液可以在鈦表面形成含Ca、P的氧化膜.氧化膜內(nèi)Ca、P分布的規(guī)律

3、是,由表及里Ca、P含量呈下降趨勢,說明膜層呈梯度結(jié)構(gòu).電解液中Ca/P比增加,鈦表面氧化膜中的Ca、P含量相應(yīng)也增加.隨著溶液中的Ca、P濃度增加,膜層中的Ca、P含量相應(yīng)的也增加.但是膜層中的Ca、P含量與處理時間無關(guān). 3.氧化膜成分分析表明,形成含金紅石型TiO<,2>、銳鈦礦型YiO<,2>和羥基磷灰石的多孔氧化物膜.隨微弧氧化處理的時間延長,鈦表面氧化膜中金紅石的含量增加,銳鈦礦的含量減少. 4.微弧氧化膜表

4、面微孔的大小與溶液中的Ca、P濃度無關(guān).微孔的大小早期是隨時間而增加,但進一步延長時間不會增加微孔的大小. 5.低Ca、P濃度時形成的膜層厚度小于高Ca、P濃度時的膜層厚度,但進一步提高Ca、P濃度,膜層厚度沒有進一步增加.膜層的厚度最初為10μm,隨時間延長很快達20μm,但是進一步延長時間,膜層厚度沒有增加. 6.鈦表面氧化膜微弧氧化改性后,可以提高鈦的耐腐蝕性能,而氟離子可以降低鈦的耐腐蝕性能. 7.生物仿

5、生礦化實驗結(jié)果證實,純鈦表面微弧氧化改性后具有較強的誘導(dǎo)磷灰石形成的能力,鈦表面被納米級大小的結(jié)晶顆粒均勻覆蓋. 8.細胞毒性實驗證實,微弧氧化膜的鈦金屬材料的細胞毒性分級為0或1級,無細胞毒性作用,初步證實該材料具備人體應(yīng)用的生物安全性. 9.微弧氧化技術(shù)改性后的氧化膜能夠有效促進BMSCs附著、增殖和ALP活性的表達,顯示出較好的生物相容性. 結(jié)論：利用微弧氧化技術(shù)對純鈦表面氧化膜進行改性,可以在鈦表面形成多