本文選題：鎳鈦形狀記憶合金 + 不銹鋼　； 參考：《吉林大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：正畸臨床上對矯治弓絲的應(yīng)用大多遵循弓絲尺寸由細到粗，弓絲剛度由小到大的順序，通常先使用鎳鈦弓絲，然后逐步過渡到使用不銹鋼弓絲。單獨應(yīng)用鎳鈦弓絲或不銹鋼弓絲存在著很多不足之處，特別是牙弓不同部位的牙齒需要安放不同剛度和性能的弓絲情況下，單純使用一種弓絲無法滿足臨床的需要。復(fù)合矯治弓絲（Composite Arch wire, CAW）是將鎳鈦合金弓絲和不銹鋼弓絲連接成一根包含兩種材質(zhì)的矯治弓絲，能在需要移動的牙段應(yīng)用鎳鈦弓絲，需要提供支抗的牙段應(yīng)用不銹鋼弓絲，利用力量柔和的鎳鈦弓絲直接作用于錯位牙，有效移動牙齒；同時利用不銹鋼弓絲較大的剛度來加強支抗牙的穩(wěn)定，防止負移動的發(fā)生。2011年吉林大學(xué)材料學(xué)院李洪梅、孫大謙采用激光焊接加中間層的方法研制出符合臨床需求的復(fù)合弓絲。加銅中間層激光焊接復(fù)合弓絲性能優(yōu)良，滿足正畸矯治弓絲使用性能的要求，于2011年獲得專利。新一代的激光焊接加銅中間層復(fù)合弓絲性能優(yōu)良，其應(yīng)用于正畸臨床將會大大提高矯治的效率，帶領(lǐng)正畸矯正技術(shù)進入一個新的發(fā)展階段。 新一代的激光焊接加銅中間層復(fù)合弓絲由兩端的鎳鈦部分和不銹鋼部分構(gòu)成，兩種材料都會因腐蝕而導(dǎo)致金屬離子的析出，此外，復(fù)合弓絲焊接頭處引入了同樣有可能引起毒性反應(yīng)的銅元素，在焊接過程之后復(fù)合弓絲是否能夠具備相當(dāng)?shù)目垢g能力，銅離子的析出量是否在生物安全范圍內(nèi)是目前亟需研究的問題，因此需要通過一系列的實驗研究來探索復(fù)合弓絲在模擬口腔環(huán)境下的抗腐蝕性能。同其他合金材料一樣，復(fù)合弓絲的抗腐蝕能力也依賴于表面鈍化膜的形成,在鈍化膜受到破壞時自我修復(fù)能力不足，則可能引起深層材料的腐蝕，導(dǎo)致有害離子的析出。 口腔是一個極其復(fù)雜的環(huán)境，在一種新型生物材料應(yīng)用于臨床前，有必要謹慎的研究其發(fā)揮功能的環(huán)境以及與環(huán)境的相互作用關(guān)系，特別是口腔中各種可能引起材料腐蝕性能變化的因素，如pH值、氯離子、氟離子以及各種蛋白質(zhì)的參與，都應(yīng)逐一探索和討論；尤其是復(fù)合弓絲應(yīng)用于臨床時，不是處于一個靜態(tài)的唾液浸泡過程，而是不斷受到矯正錯位牙的扭正力以及咀嚼時食物的推擠力，因此還有必要進行復(fù)合弓絲的應(yīng)力腐蝕研究；復(fù)合弓絲的激光焊接不只是讓自體金屬發(fā)生重熔再結(jié)晶，熔區(qū)元素成份有改變，有銅元素的介入會發(fā)生原電池陽極腐蝕，因此對復(fù)合弓絲進行相關(guān)的電化學(xué)實驗研究也是十分重要的。綜上，理化性能和機械性能優(yōu)良的激光焊接加銅中間層復(fù)合弓絲的抗腐蝕性能在其應(yīng)用臨床時是極其重要的，但相關(guān)研究仍未見報道。 本文模擬口腔實際環(huán)境對激光焊接加銅中間層鎳鈦形狀記憶合金和不銹鋼復(fù)合弓絲的抗腐蝕性能進行了研究。通過靜態(tài)浸泡實驗和電化學(xué)實驗，以及加速腐蝕實驗的結(jié)果，初步評價了復(fù)合弓絲在不同的pH值、氟離子濃度、蛋白濃度和負載值下的金屬離子析出情況以及表面腐蝕微觀形貌，結(jié)合電化學(xué)實驗結(jié)果、失重和離子析出結(jié)果，得出了復(fù)合弓絲在不同侵蝕性環(huán)境中的抗腐蝕性能參數(shù)，進一步判定復(fù)合弓絲的抗腐蝕性能和生物安全性，為復(fù)合弓絲的臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，也為其進一步改良和臨床應(yīng)用提供了實驗和理論依據(jù)。本研究結(jié)合臨床使用條件，，模擬口腔環(huán)境全面的對復(fù)合弓絲進行材料學(xué)和生物學(xué)的評價，為復(fù)合弓絲在臨床的使用和推廣提供基礎(chǔ)，并為口腔用新型金屬材料的抗腐蝕性研究提供實驗路線和參考。 在不同pH人工唾液和含氯溶液腐蝕情況：含氯溶液中復(fù)合弓絲失重量和銅離子析出量明顯大于人工唾液組，酸性唾液組失重和銅離子析出略高于中性唾液組。環(huán)狀極化過程中，三種介質(zhì)的保護電位都高于自腐蝕電位，材料的再鈍化能力有限。中性唾液組的點蝕電位高于酸性唾液組，但腐蝕電流密度低于酸性組。中性唾液組復(fù)合弓絲表面相對平滑，含氯溶液中腐蝕后表面更加粗糙，裂隙的直徑較人工唾液組更大，深度也明顯增加。酸性唾液組的腐蝕形貌與中性組相似，略有嚴重趨勢但程度不及含氯溶液組。復(fù)合弓絲在人工唾液中的抗腐蝕能力高于含氯溶液，酸堿度的改變會影響復(fù)合弓絲在人工唾液中的腐蝕情況，酸性條件使保護性氧化膜更容易破裂，導(dǎo)致離子析出和腐蝕加速。 含氟溶液中，低氟溶液的腐蝕電位與單純?nèi)斯ね僖合嗨�，但高氟溶液腐蝕電位明顯降低，在陰極極化后，電流迅速增大。單純?nèi)斯ね僖航M的極化曲線呈現(xiàn)出滯后環(huán)狀，含氟溶液的環(huán)狀回掃曲線有與先前掃描重合的趨勢。掃描電鏡下見含氟組有明顯的點狀腐蝕坑，高氟組腐蝕坑直徑和深度大于低氟組，銅離子的析出量和重量損耗也較多。隨著氟濃度的增加，復(fù)合弓絲的抗腐蝕能力減弱，復(fù)合弓絲在低氟溶液中具有較強的抗腐蝕能力，高氟溶液能夠降低復(fù)合弓絲的抗腐蝕性能，然而，即使氟加速了復(fù)合弓絲的腐蝕進程，但整體的銅離子析出量仍然在WHO規(guī)定限度以內(nèi)。 含蛋白溶液中，低濃度蛋白溶液復(fù)合弓絲腐蝕電位明顯降低，兩種濃度的蛋白溶液點蝕電位均低于單純唾液組。靜態(tài)腐蝕后低蛋白組表面更粗糙，有數(shù)目較多的點蝕坑的出現(xiàn)。隨蛋白濃度的升高，表面腐蝕并未明顯加重，腐蝕坑的深度和數(shù)目都不及低蛋白組。低蛋白組銅離子的析出量在三組腐蝕介質(zhì)中最多，高蛋白溶液靜態(tài)腐蝕后與單純唾液組相比，銅離子的析出量有增加，但失重量并未明顯增加�？偟膩碚f，復(fù)合弓絲焊接區(qū)在含蛋白的溶液中表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性能，低濃度的蛋白溶液降低了復(fù)合弓絲的抗腐蝕性能，高濃度的蛋白溶液會減少這種效應(yīng)。蛋白質(zhì)可以在材料表面形成薄膜，作為離子擴散的屏障，雖然可以減少銅離子的析出，但是也阻礙了人工唾液中鈣、磷離子的沉積。高濃度蛋白并沒有使腐蝕明顯加速，可能是由于蛋白沉積在樣品表面的厚度增加，進一步阻礙了氧的侵入和離子的析出，但是具體的機制仍有待于進一步的研究表明。 不同pH條件和不同氟濃度人工唾液中的應(yīng)力腐蝕：復(fù)合弓絲浸泡于酸性、中性和含氟人工唾液四周后表面無明顯降解發(fā)生，無論是否施加應(yīng)力；施加應(yīng)力組在三點彎曲應(yīng)力的張力側(cè)表面更加粗糙，隨著彎曲位移的增大，中間層表面更加粗糙，腐蝕坑呈現(xiàn)不規(guī)則的形貌，能譜分析結(jié)果見金屬表面腐蝕坑的主要元素成分含有氧和磷。無論酸性還是中性人工唾液，應(yīng)力的施加都會導(dǎo)致銅離子析出增加，增加量與施加的應(yīng)力位移成正比。三點彎曲應(yīng)力作為外加載荷，能夠引起復(fù)合弓絲的形變引起材料表面氧化膜的點狀破裂，隨后裂隙在金屬表面延伸加劇保護膜的破損，腐蝕介質(zhì)因此而接觸到保護膜下方的暴露金屬引起進一步的腐蝕。在應(yīng)力作用下，氫離子滲入材料并沿著位移施加點擴散。隨后氫離子和氟離子結(jié)合，形成侵蝕性更強的氫氟酸，加速中間層銅離子的溶解。在高氟和大應(yīng)力的協(xié)同作用下，復(fù)合弓絲中間層的抗腐蝕能力明顯減弱，但高氟環(huán)境和大應(yīng)力情況在臨床上甚為少見。 總的來說，復(fù)合弓絲在模擬口腔環(huán)境的腐蝕過程中表現(xiàn)出良好的抗腐蝕能力。在無機離子、有機蛋白和應(yīng)力的加速腐蝕條件下，復(fù)合弓絲仍然表現(xiàn)出較好的抗腐蝕性能，滿足臨床正畸弓絲應(yīng)用的需求。電化學(xué)實驗和靜態(tài)腐蝕實驗是檢測口腔用金屬材料的重要手段，結(jié)合兩種實驗的結(jié)果可以評估不同模擬口腔環(huán)境的腐蝕條件對金屬材料腐蝕行為的影響及材料的抗腐蝕能力，本實驗的結(jié)果為口腔金屬材料的進一步發(fā)展和改良提供相應(yīng)的理論依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R783.5

【參考文獻】

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