医用钛合金表面阳极氧化研究

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1、中文摘要本实验对TA2型纯钛和Ti一6A1．4V这两种常用植入体材料的阳极氧化着色工艺进行了研究，探讨了影响着色效果的因素。并用XRD和XPS研究了阳极氧化膜的结构和表面元素分布，用SEM分析了膜层表面状态变化，并在模拟体液中进行了耐蚀性测试。研究结果表明：电解电压是决定膜层颜色的主要因素，膜层颜色随电压的变化而产生相应的改变。同时，氧化时间、合金元素、电解液成分及后期的热处理都会对膜层色彩产生不同程度的影响，但基体试样的热处理状态对着色效果无明显的影响。TA2型纯钛的表面元素主要有Ti、O、C等，Ti一6A1

2、．4V合金表面元素则主要是Ti、O、C、A1等，C来自表面污染，O一部分为污染，另一部分为晶格氧f和Ti形成氧化物)。XRD分析表明，TA2型纯钛和Ti．6A1=4V合金的阳极氧化膜为非晶态的氧化钛，经过适当的热处理可转变为较稳定的晶态结构。表面形貌经SEM观察表明，TA2型纯钛和Ti一6A1．4V合金表面生成了一层致密、光滑平整的氧化膜。该膜在一定程度上提高了基体的电绝缘性和硬度。模拟体液中的腐蚀行为研究证明阳极氧化处理改善了基体材料的离子溶出，提高了其耐蚀性能。从整体性能来看，表面改性为提高人体环境下钛植入

3、体的耐蚀性和生物相容性开辟了一条有效的途径。关键词：植入体；钛台金；阳极氧化；着色ABSTRACTTestsareconductedtoinvestigatethetechnicsofanodizingcolorsofTA2andTi一6A1-4Vimplantationmaterials．Thevariousfactorsthatinfluencecoloringeffectarestudied．Thestructureandsurfaceelementsdistributionofanodefilmsare

4、researchedbyX-raydiffraction(XRD)andX—rayphotoelectronspectroscopy(XPS)．ThesurfacemorphologyofanodefilmsareobservedthroughSEM，atthesarnetime，thecorrosionresistancetestofanodefilmsisperformedinthesimulatedbodyfluid．Theresultsoncomposition，structure，andmorphol

5、ogystudies，corrosionexperimentrevealedthefollowingconclusions：Theelectrolytevoltageisthemainfactoraffectingthecoloring，andthecolorschangewithvoltageshifting．Intheotherside，thetimeoftheprocess，alloyelements，electrolytesolutionsandsubsequentheattreatmentsofthe

6、materialswillinfluencethecoloringtodifferentextents．Butthestateofheattr．eatmentsofthesubstratesampleshavelittleinfluenceoncoloring．ThesurfaceelementsofTA2consistsofmainlyTi，0andC，andthesurfaceelementsofTi一6A1—4VconsistsofmainlyTi，0，CandA1．Thecarbonisowedtosu

7、rfacepolluter,andtheoxygenisrootinsurfacepolluterandcrystallatticeoxygenXRDanalysisshowstheanodefilmsofTA2andTi一6AI-4VareuncrystallineoxidetitaniumandCanbetranslatedstablecrystalstructurethroughheattreatment．Datafromscanningelectronmicroscopy(SEM)indicatesth

8、atthereisacompactlyandsleeklylayeronthesurfaceofanodefilms，furthermore，thispassivelayerincreasesresistanceandhardnessofsubstratematerials．Datafromcorrosionexperimentinasimulatedbodyfluidrevealst