本文關(guān)鍵詞：NiTi合金微弧氧化陶瓷膜層的研究

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【摘要】：近等原子比的Ni Ti合金因具有形狀記憶特性、超彈性、耐磨性、耐腐蝕性等優(yōu)異性能而被應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中,作為醫(yī)用替代材料,Ni Ti合金表面不能和骨組織能形成化學(xué)建和,且將未處理Ni Ti合金植入生物體后,會釋放具有毒性的Ni離子,采用微弧氧化方法對Ni Ti合金進行表面改性可以有效改善以上問題。本文在恒流模式下選取Na Al O2、Na2Si O3電解液對Ni Ti合金進行微弧氧化處理,綜合研究了電解液成分和濃度、氧化時間對膜層質(zhì)量的影響,利用SEM、XRD、XPS、腐蝕試驗等方法研究了微弧氧化膜層的形貌特征,物相成分組成和耐腐蝕性等。實驗結(jié)果表明:經(jīng)微弧氧化改性的Ni Ti合金表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性。通過此方法探索了不同電解液成分下微弧氧化機理的區(qū)別。選取在Na Al O2電解液下,在恒流模式下對Ni Ti合金進行微弧氧化處理,通電后試樣表層很快形成一層膜,隨著反應(yīng)進行膜層厚度逐漸增加,表面粗糙度也增加,經(jīng)檢測初期膜層主要為Al2O3,且未發(fā)現(xiàn)Ni和Ti元素的化合物,研究表明Ni Ti合金在在Na Al O2電解液體系里主要靠電解質(zhì)的沉積作用,并且隨時間的增加,膜層逐漸增厚,且表現(xiàn)出起弧打火現(xiàn)象,在此條件下所制的膜層結(jié)合力特別差,在室溫下放置一定時間,膜層就會出現(xiàn)自然脫落現(xiàn)象。選取Na2Si O3為電解液,同樣在恒流模式下進行,發(fā)現(xiàn)在加載電流后很長一段時間內(nèi),表面變化不明顯,只是簡單發(fā)生陽極氧化過程,電壓隨時間變化分為兩個區(qū)域:緩慢增長區(qū)和躍增區(qū),膜層表面形貌為粗糙多孔狀,滿足了與骨組織結(jié)合良好生物相容性特點,對初期絕緣膜層形成機制的探索,發(fā)現(xiàn)在開始很長階段,Ni Ti合金表面的Ni元素進入到溶液的速度大于Ti,使得表面出現(xiàn)留Ti失Ni的現(xiàn)象,并且Ti在外加電流作用下發(fā)生陽極氧化,形成初期的絕緣膜層,為后續(xù)微弧氧化的發(fā)生創(chuàng)造了條件,后期溶液中的溶質(zhì)Na2Si O3參與到反應(yīng)中,并且加劇了反應(yīng)的進行,實驗中表現(xiàn)出電壓隨時間變化趨勢出現(xiàn)躍升變化現(xiàn)象,實驗中還對比了不同濃度Na2Si O3對膜層厚度,表面硬度等影響,以此探索出比較優(yōu)異的工藝參數(shù)。經(jīng)過微弧氧化表面改性的的Ni Ti合金,其表面的耐腐蝕性明顯提高,并且有效的抑制了Ni離子的釋放,尤其在不同濃度Na2Si O3電解液處理的試樣的動電位極化曲線表明,耐腐蝕性不是隨濃度增加一直增強的,在42g/L Na2Si O3時膜層耐腐蝕最好,相比基體材料,處理后試樣的自腐蝕電流密度降低兩個數(shù)量級,腐蝕電位提高0.3V,處理后的試樣Ni離子溶出量降低幅度很大。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.453

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本文編號：1140383