【摘要】：鈦及鈦合金因其良好的生物相容性和耐腐蝕性能,而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)用材料,通過(guò)表面改性可以提高生物相容性,同時(shí)可以對(duì)不同型號(hào)的工件進(jìn)行彩色編碼。在眾多的鈦及鈦合金表面改性方法中,陽(yáng)極氧化因簡(jiǎn)單可控,成本低廉,設(shè)備簡(jiǎn)單的特點(diǎn)而備受關(guān)注。本文的研究目的是研究鈦的陽(yáng)極氧化過(guò)程中氧化膜的生長(zhǎng)機(jī)理以及氧化膜厚度與其色彩的關(guān)系。本文通過(guò)磁控濺射技術(shù)在硅片上沉積純鈦膜,而后在酸性電解液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化,通過(guò)電壓和時(shí)間等參數(shù)調(diào)節(jié)氧化鈦薄膜厚度。通過(guò)橢偏儀對(duì)氧化膜的厚度進(jìn)行分析,得到了氧化膜膜厚與電壓的關(guān)系。通過(guò)將反射光譜轉(zhuǎn)化至CIE色度坐標(biāo)系上,直觀地反映了氧化膜的顏色隨電壓和氧化膜厚度變化的規(guī)律。陽(yáng)極氧化電壓對(duì)氧化膜成分,結(jié)構(gòu),形貌等影響也通過(guò)XPS,XRD和SEM等測(cè)試技術(shù)分析。本文還研究了氧化膜的生長(zhǎng)過(guò)程,并通過(guò)陽(yáng)極氧化過(guò)程中電流的變化,氧化膜的溶解和氧化膜中各元素隨深度分布等研究,結(jié)合離子遷移理論,建立了氧化膜生長(zhǎng)模型,經(jīng)檢驗(yàn)和氧化膜的生長(zhǎng)過(guò)程有很好的一致性。與以往研究中直接在鈦板上陽(yáng)極氧化得到的氧化膜相比,該制備方法能得到表面光滑的氧化膜,因此在研究氧化膜的顏色和光學(xué)性能時(shí),能得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。研究證明了氧化膜生長(zhǎng)厚度隨電壓增加呈較好的線性關(guān)系,氧化膜的生長(zhǎng)是離子在電場(chǎng)作用下的定向遷移的結(jié)果,生長(zhǎng)速度隨時(shí)間呈指數(shù)型下降。氧化膜的顏色隨電壓和膜厚呈連續(xù)的周期性變化的規(guī)律,排除了氧化物對(duì)顏色影響的假說(shuō),證明氧化膜的顏色主要是由于干涉產(chǎn)生的。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O646.54;TB383.2
【圖文】：

鈦的陽(yáng)極氧化膜分為兩層，內(nèi)層為致密的阻擋層，外層為疏的耐蝕性受諸多因素影響。比如外層多孔層出現(xiàn)的裂紋，氧中所含離子的種類等。為了提高氧化膜的耐蝕性，有一些學(xué)程中引入了 Ca 離子[11]，引入一定濃度的 Ca 離子能夠提高 Ca 過(guò)高反而會(huì)降低耐蝕性。金紅石結(jié)構(gòu)的 TiO2具有更好的理[8]，改變陽(yáng)極氧化電解液成分和氧化電壓[12]等都能得到含構(gòu)的氧化膜。氧化鈦的生物活性主要取決于其表面狀態(tài)，現(xiàn)形貌，粗糙度，結(jié)構(gòu)等都會(huì)影響其生物活性。表面是與體內(nèi)主要場(chǎng)所。人體對(duì)入侵異物的自然反應(yīng)是以纖維狀的物質(zhì)物材料的相互作用就以這層纖維為媒介，最初發(fā)生在材料表物分子之間，然后影響到體內(nèi)組織[13]。因此氧化膜的表面改

隨后用疏水的單層十八烷基膦酸（ODP）修飾，得到超疏水的表面，和接觸角顯示大于 150°。在紫外線的照射下，由于二氧化鈦的催化作用，十基膦酸涂層快速分解，該表面又轉(zhuǎn)化為超親水性。實(shí)驗(yàn)顯示該表面的疏水親化過(guò)程可以反復(fù)多次而不降低效果，為 TiO2材料在可調(diào)控超疏水/親水材料的應(yīng)用提供了思路。除了上述所有，TiO2在光致變色[37]，保護(hù)性耐蝕涂層[38]方面也有廣泛的應(yīng)TiO2薄膜的制備1 陽(yáng)極氧化法制備 TiO2薄膜陽(yáng)極氧化是生物材料領(lǐng)域最常見(jiàn)的制備氧化鈦的方法，是一種低溫，低成本化學(xué)工藝。陽(yáng)極陽(yáng)極氧化裝置如圖 1.2 所示。

鈦的陽(yáng)極氧化工藝及性能研究其中 M 代表了相應(yīng)的金屬原子。陽(yáng)極氧化制備的氧化鈦因?yàn)檠鹾坎蛔�，通常是本�?n 型半導(dǎo)體（TiO2-x）[39]。陽(yáng)極氧化法可以在閥金屬（valve metal，如 Nb，Ta，Al，Zr，W 等）表面制備不同成分和性能的金屬氧化物薄膜。陽(yáng)極氧化法制備的氧化膜具有致密，穩(wěn)定性好，結(jié)合力好等特點(diǎn)，被用于作為耐腐蝕涂層，電解電容器的電介質(zhì)，薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的柵極氧化物等。通過(guò)調(diào)節(jié)不同成分和不同濃度的電解液，外加電流，溫度，攪拌速度，陰極和陽(yáng)極地表面積比等條件能簡(jiǎn)單有效地控制氧化膜地結(jié)構(gòu)，成分，形貌和相應(yīng)的性能[40]。

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4 ;防止鋼腐蝕產(chǎn)生氫的陽(yáng)極氧化苯胺膜[J];材料保護(hù);1999年10期

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