本文關鍵詞：醫(yī)用鈦合金表面微弧氧化膜層制備工藝及性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾年以來,骨及骨組織方面的病痛給患者帶來了很多身體和心理上的折磨,骨組織置換技術是目前治療此類疾病的比較有效方法,加強對人工骨關節(jié)植入體的科研和研究力度,提高患病者的日常生活水平成為當前科研工作者的工作重點。目前來看,Ti-6Al-4V合金因質量輕、比強度高、耐蝕性好、抵抗高溫、生物相容性好等優(yōu)良性能,成為了使用最普遍的一種醫(yī)學應用類金屬材料,但其生物活性比較差,在應用的時候仍然存在著一定的不足,仍須要對它的表面進行改性和處理。本課題通過外科所使用的植入材料Ti-6Al-4V合金作為實驗所研究的對象,利用微弧氧化技術在具有鈣、磷元素的電解質溶液之中對它的表面進行改性處理,在材料表層生成一層具有鈣、磷元素的多孔且具有一定生物活性的氧化陶瓷膜層,比較完整的探究了電解質溶液體系以及電參數(shù)對陶瓷層的表面結構、氧化膜層所含元素組成及相應的性能的影響。從實驗結果來看,最佳微弧氧化電解液配方:質量濃度為6.8 g/L的K2HPO4·3H2O,質量濃度為25.8 g/L的Ca(CH3COO)2,質量濃度為20 g/L的EDTA·2Na,質量濃度為6 g/L的Na2SiO3;相應的最佳電參數(shù):設定電壓參數(shù)為350V,設定脈沖頻率參數(shù)為600 Hz,設定氧化時間參數(shù)為10 min。在此種工藝條件下生成的微弧氧化陶瓷膜表面的微孔孔隙分布比較均勻,孔隙率達到15.16%,鈣、磷元素含量較高,這時的鈣、磷比是1.70,同羥基磷灰石中所含鈣、磷元素的比值接近,陶瓷膜層具有優(yōu)良的耐磨損、耐腐蝕及良好的生物活性。從相結構的分析能夠看出,微弧氧化陶瓷薄膜層的組成包括銳鈦礦型TiO2和金紅石型TiO2,當電參數(shù)恒定時,乙酸鈣的質量濃度對氧化陶瓷膜層孔隙率的影響不是很大,隨著乙酸鈣質量濃度的增大,鈣、磷元素原子比也相應的增大,但增加幅度比較緩慢,而當加入EDTA·2Na后孔隙率顯著升高、微直孔徑也隨之增大、鈣、磷元素原子比增大,EDTA·2Na濃度為20 g/L時最佳;在上述電解液體系中,隨著電壓的逐漸增大,脈沖頻率的逐漸減小,氧化時間的延長,微弧氧化陶瓷膜當中的金紅石型TiO2相對含量逐漸增加,陶瓷膜層的孔隙率和微孔直徑先增后減,電壓350V,脈沖頻率600 Hz,氧化時間10 min時耐磨、耐腐蝕性能最佳。
【關鍵詞】：鈦合金 微弧氧化 羥基磷灰石 耐磨性 耐蝕性
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4;R318.08
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-18
• 1.1 選題背景與意義7-8
• 1.2 生物醫(yī)用材料8-12
• 1.2.1 生物醫(yī)用材料的發(fā)展狀況和未來趨勢8-9
• 1.2.2 鈦及鈦合金9
• 1.2.3 鈦及鈦合金的表面改性9-12
• 1.3 微弧氧化技術12-17
• 1.3.1 微弧氧化工藝技術的發(fā)展歷史12-13
• 1.3.2 微弧氧化過程13-14
• 1.3.3 微弧氧化工藝的研究14-15
• 1.3.4 微弧氧化的理論模型15-17
• 1.5 本文研究的主要內容與目的17-18
• 第二章 微弧氧化裝置條件及實驗方法18-23
• 2.1 實驗設備18-19
• 2.2 實驗材料與方法19-21
• 2.2.1 實驗材料19
• 2.2.2 微弧氧化工藝流程19-20
• 2.2.3 實驗試劑20
• 2.2.4 微弧氧化工藝參數(shù)20-21
• 2.3 微弧氧化膜的分析及測試方法21-23
• 2.3.1 微弧氧化陶瓷膜層的分析21-22
• 2.3.2 微弧氧化陶瓷膜層摩擦磨損性能測試22
• 2.3.4 微弧氧化陶瓷膜層耐腐蝕性能的測試22-23
• 第三章 電解液配方對微弧氧化陶瓷膜的影響23-33
• 3.1 乙酸鈣溶液濃度對微弧氧化膜層性能的影響23-28
• 3.1.1 乙酸鈣濃度對微弧氧化膜層相組成的影響23-25
• 3.1.2 乙酸鈣質量濃度對微弧氧化陶瓷膜層表面形貌的影響25-26
• 3.1.3 乙酸鈣濃度對微弧氧化陶瓷膜鈣、磷元素含量的影響26-28
• 3.2 EDTA·2Na的質量濃度對微弧氧化膜層的影響28-32
• 3.2.1 EDTA·2Na的質量濃度對微弧氧化膜層相組成的影響28-29
• 3.2.2 EDTA·2Na濃度對微弧氧化陶瓷膜表面形貌的影響29-31
• 3.2.3 EDTA·2Na濃度對微弧氧化陶瓷膜鈣、磷元素含量的影響31-32
• 3.3 本章小結32-33
• 第四章 電參數(shù)對微弧氧化陶瓷膜層的影響33-47
• 4.1 電壓對微弧氧化陶瓷膜層的影響33-38
• 4.1.1 電壓對微弧氧化陶瓷膜層各相組成的影響33-34
• 4.1.2 電壓對微弧氧化陶瓷膜表面形貌的影響34-36
• 4.1.3 電壓對微弧氧化膜層鈣、磷元素含量的影響36-38
• 4.2 氧化時間對微弧氧化膜層的影響38-42
• 4.2.1 氧化時間對微弧氧化膜層相組成的影響38-39
• 4.2.2 氧化時間對微弧氧化膜層表面形貌的影響39-40
• 4.2.3 氧化時間對微弧氧化陶瓷膜鈣、磷元素含量的影響40-42
• 4.3 脈沖頻率對微弧氧化膜層的影響42-46
• 4.3.1 脈沖頻率對微弧氧化膜層相組成的影響42-43
• 4.3.2 脈沖頻率對微弧氧化膜層表面形貌的影響43-45
• 4.3.3 脈沖頻率對微弧氧化膜鈣、磷元素含量的影響45-46
• 4.4 本章小結46-47
• 第五章 微弧氧化陶瓷膜層體外性能測試47-53
• 5.1 電壓對微弧氧化膜層耐磨性和耐蝕性能的影響47-48
• 5.1.1 電壓對微弧氧化膜層耐磨性能的影響47-48
• 5.1.2 電壓對微弧氧化膜層耐蝕性能的影響48
• 5.2 氧化時間對微弧氧化膜層耐磨性和耐腐蝕性能的影響48-50
• 5.2.1 氧化時間對微弧氧化膜層耐磨損性能的影響48-49
• 5.2.2 氧化時間對微弧氧化膜層耐蝕性的影響49-50
• 5.3 脈沖頻率對微弧氧化膜層耐磨性和耐腐蝕性的影響50-51
• 5.3.1 脈沖頻率對微弧氧化膜表層耐磨損性能的影響50-51
• 5.3.2 脈沖頻率對微弧氧化膜表層耐蝕性的影響51
• 5.4 本章小結51-53
• 第六章 結論53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-59
• 作者簡介59
• 攻讀碩士學位期間研究成果59

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1 黃平,徐可為,憨勇;鈦合金表面微弧氧化膜的特點及成膜分析[J];稀有金屬材料與工程;2003年04期

2 付濤;慕偉意;杜春雷;;鈦微弧氧化膜層的生長過程與孔隙結構研究[J];鈦工業(yè)進展;2008年06期

3 麻西群;于振濤;余森;牛金龍;;醫(yī)用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金微弧氧化膜的制備及性能研究[J];金屬熱處理;2009年10期

4 王蓉莉;李衛(wèi);羅健業(yè);;電參數(shù)對鋯材微弧氧化膜層厚度的影響[J];稀有金屬材料與工程;2011年06期

5 畢冬梅;龍北玉;吳漢華;王乃丹;汪劍波;唐元廣;劉文武;常鴻;;鈦合金微弧氧化膜形成過程中的特性研究[J];云南大學學報(自然科學版);2005年S3期

6 李哲奎;顧廣瑞;吳漢華;汪劍波;金曾孫;;電壓對純鈦微弧氧化膜生長特性的影響[J];延邊大學學報(自然科學版);2006年04期

7 高廣睿;李爭顯;杜繼紅;楊升紅;;鈦合金表面微弧氧化膜層磨損性能研究[J];稀有金屬快報;2007年09期

8 郭澤鴻;周磊;;鈦種植體表面微弧氧化膜的生物改性研究進展[J];口腔頜面外科雜志;2007年04期

9 陳根余;吳漢華;唐元廣;常鴻;徐銘澤;;外電阻對純鈦微弧氧化膜特性的影響[J];稀有金屬材料與工程;2010年08期

10 馬英鶴;賈文攀;王曉波;鞏春志;田修波;;三角形鋁件微弧氧化膜層不均勻之因探討[J];材料保護;2011年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 來永春;鄧志威;宋紅衛(wèi);薛文斌;陳如意;;微弧氧化膜的基本性質及應用[A];'99摩擦學表面工程學術會議論文集[C];1999年

2 杜建成;薛文斌;丁曉紀;;鋁合金微弧氧化膜層高溫摩擦磨損性能初探[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

3 王燕華;王佳;張際標;;硅酸鹽溶液中不同電流密度下形成微弧氧化膜的性能研究[A];2004年腐蝕電化學及測試方法學術交流會論文集[C];2004年

4 吳士軍;;丙三醇含量對鋁合金微弧氧化膜特性的影響[A];科技創(chuàng)新與經濟結構調整——第七屆內蒙古自治區(qū)自然科學學術年會優(yōu)秀論文集[C];2012年

5 郭寶剛;周惠娣;陳建敏;;電場強度對Ti-6Al-4V微弧氧化膜微觀結構、組成及性能的影響[A];第六屆全國表面工程學術會議暨首屆青年表面工程學術論壇論文集[C];2006年

6 黃文現(xiàn);吳昆;鄧坤坤;鄭明毅;;電參數(shù)對鎂基復合材料微弧氧化膜層的影響[A];第十五屆全國復合材料學術會議論文集（下冊）[C];2008年

7 張榮發(fā);張淑芳;賈志翔;王麗君;王義君;;8-羥基喹啉對鎂合金微弧氧化膜性能影響[A];2010年全國腐蝕電化學及測試方法學術會議摘要集[C];2010年

8 王立世;潘春旭;蔡啟舟;魏伯康;;微弧氧化膜層對壓鑄鎂合金拉伸性能的影響[A];湖北省第十屆熱處理年會論文集[C];2006年

9 郭潔;王立平;梁軍;閻逢元;;鎂合金自潤滑微弧氧化膜的制備及摩擦行為[A];第七屆全國表面工程學術會議暨第二屆表面工程青年學術論壇論文集（一）[C];2008年

10 王艷玲;惠松驍;葉文君;米緒軍;;醫(yī)用鈦合金的微弧氧化膜層組織及其磨損性能[A];第十四屆全國鈦及鈦合金學術交流會論文集（上冊）[C];2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 李頌;鎂合金微弧氧化膜的制備、表征及其性能研究[D];吉林大學;2007年

2 馬春香;鎂鋰合金微弧氧化膜抗腐蝕及摩擦磨損性能研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

3 王燕華;鎂合金微弧氧化膜的形成過程及腐蝕行為研究[D];中國科學院研究生院（海洋研究所）;2005年

4 常林榮;交變方波電源制備AZ91D微弧氧化膜及其穩(wěn)定性和失效過程研究[D];浙江大學;2012年

5 呂維玲;AZ91D鎂合金微弧氧化膜制備的調控及膜層表征方法的研究[D];蘭州理工大學;2010年

6 郭惠霞;鎂合金微弧氧化膜電化學腐蝕行為及機理研究[D];蘭州理工大學;2014年

7 龍北紅;鈦及其合金微弧氧化膜的制備表征及特性研究[D];吉林大學;2006年

8 宋雨來;稀土改性AZ91鎂合金組織及腐蝕性能[D];吉林大學;2006年

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1 樊正國;AZ91D鎂合金微弧氧化膜層高溫氧化行為及抗熱震性研究[D];長安大學;2015年

2 孔冰;粉體復合鎂合金微弧氧化膜層的制備和性能的研究[D];沈陽理工大學;2015年

3 尤瓊雅;生物醫(yī)用Mg-Zn-Ca-Mn合金及其表面微弧氧化膜層的組織結構與性能研究[D];山東大學;2015年

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5 黃丹;硅酸鹽體系下混合添加劑對鋁合金微弧氧化膜層性能的影響[D];貴州大學;2015年

6 李彤;鎂合金及其微弧氧化膜在人體模擬環(huán)境中的腐蝕研究[D];北京化工大學;2015年

7 歐陽珂寧;稀土氧化物顆粒對AZ91D鎂合金微弧氧化膜層耐蝕性能的影響[D];北京化工大學;2015年

8 李文芳;鈦合金微弧氧化膜層摩擦學特性研究[D];北京理工大學;2015年

9 李興照;醫(yī)用鈦合金表面微弧氧化膜層制備工藝及性能的研究[D];長春工業(yè)大學;2016年

10 鄔宏亮;鈦金屬微弧氧化膜的制備及其電化學性質研究[D];長春理工大學;2009年

  本文關鍵詞：醫(yī)用鈦合金表面微弧氧化膜層制備工藝及性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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