【摘要】： 鈦是安全性能高的生物材料之一,隨著鑄造技術(shù)和加工技術(shù)的進(jìn)步,鈦及其合金在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)日益被廣泛應(yīng)用。純鈦具有良好的生物相容性、質(zhì)量輕、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),成為目前理想的牙科材料之一。然而,為了擴(kuò)大鈦及鈦合金在口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用,彌補(bǔ)純鈦制作修復(fù)體在強(qiáng)度、硬度及耐腐蝕性能等方面的不足,本文選擇機(jī)械強(qiáng)度、硬度優(yōu)于純鈦的Ti-6Al-7Nb合金進(jìn)行研究。Ti-6Al-7Nb合金是20世紀(jì)80年代中期瑞士開(kāi)發(fā)的第二代無(wú)礬醫(yī)用合金,其結(jié)構(gòu)和性能同臨床應(yīng)用最多的Ti-6Al-4V合金非常相似,但其成分卻無(wú)V元素的潛在生物毒性。并且,Ti-6Al-7Nb合金是ISO標(biāo)準(zhǔn)化的醫(yī)用鈦合金,可迅速投入臨床使用。自人類應(yīng)用金屬作為口腔修復(fù)材料以來(lái),腐蝕問(wèn)題便成為長(zhǎng)期困擾人們的難題。本文通過(guò)電偶腐蝕、應(yīng)力腐蝕和靜態(tài)浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)與商用(TA2型)純鈦和其它口腔修復(fù)常用合金作比較,從不同方面對(duì)Ti-6Al-7Nb合金的抗腐蝕性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),并分析影響其耐腐蝕性能的因素,為Ti-6Al-7Nb合金作為鑄造合金應(yīng)用于齒科修復(fù)領(lǐng)域提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 研究?jī)?nèi)容與方法: 1.運(yùn)用電化學(xué)方法測(cè)量Ti-6Al-7Nb合金、純鈦(TA2型),Ni-Cr烤瓷合金及Co-Cr合金四種金屬材料在37℃人工唾液中的自腐蝕電位(Ecorr)和塔菲爾曲線,并測(cè)量Ti-6Al-7Nb合金與其它三種金屬組成電偶對(duì)后的電偶電流密度值,評(píng)價(jià)Ti-6Al-7Nb合金與不同金屬偶合后的耐電偶腐蝕性能。 2.采用三點(diǎn)彎曲恒應(yīng)變法對(duì)Ti-6Al-7Nb合金與純鈦(TA2型)進(jìn)行5個(gè)水平的應(yīng)力加載,浸泡于酸性含氟溶液中,并用掃描電鏡和X-射線衍射儀對(duì)腐蝕產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)和晶相結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。評(píng)價(jià)比較Ti-6Al-7Nb合金、純鈦在腐蝕環(huán)境中承受載荷時(shí)的耐腐蝕情況。 3.采用靜態(tài)浸泡腐蝕法對(duì)Ti-6Al-7Nb合金與純鈦在人工唾液、1%乳酸溶液、2%NaF人工唾液(pH=7)、2%NaF人工唾液(pH=3)中的離子析出情況進(jìn)行研究,分析溶液的pH值和氟離子對(duì)金屬離子析出的影響。并用掃描電鏡、X線能譜儀、X線衍射儀、和電感耦合等離子質(zhì)譜儀對(duì)腐蝕產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)、元素組成、晶相結(jié)構(gòu)和離子析出濃度進(jìn)行觀察和檢測(cè)。 研究結(jié)果: 1.Ti-6Al-7Nb合金、純鈦、Co-Cr合金和Ni-Cr烤瓷合金的自然腐蝕電位Ecorr(mV)分別為-111.8±0.02、-156.6±0.03、-246.2±0.07和-298±0.08;極化電阻值Rp(M? cm2)分別為0.96±2.02、0.74±0.97、0.13±0.6和0.10±0.88;腐蝕電流密度值Icorr(μA/cm2)分別為0.77±1.25、2.67±0.71、21.36±1.04和23.22±0.33。各組間兩兩比較均有顯著性差異(P0.01)。Ti-6Al-7Nb合金與純鈦、Co-Cr合金和Ni-Cr烤瓷合金組成電偶對(duì)后測(cè)得的電偶電流密度值(μA/cm2)分別為0.46±0.21、1.37±0.90和2.25±1.52,兩兩比較均有顯著性差異(P0.01),電流密度值均極小。 2.在應(yīng)力和氟離子的共同作用下,純鈦和Ti-6Al-7Nb合金各組試樣表面均有腐蝕產(chǎn)物生成。但在相同應(yīng)力加載水平下,純鈦組的腐蝕產(chǎn)物多于Ti-6Al-7Nb合金組,且純鈦組的點(diǎn)蝕坑量多余Ti-6Al-7Nb合金組。掃描電鏡觀察可見(jiàn)純鈦組的點(diǎn)蝕坑較Ti-6Al-7Nb組深而且直徑大。X—射線衍射分析純鈦的腐蝕產(chǎn)物主要為Na3TiF6和Na2TiF6,Ti-6Al-7Nb合金的腐蝕產(chǎn)物主要為Na3TiF6、Na3AlF6和Na2NbF6。 3.肉眼觀察浸泡于人工唾液和乳酸溶液中的各組試樣表面顏色未發(fā)生明顯改變;浸泡于中性含氟溶液和酸性含氟溶液中的各組試樣均發(fā)現(xiàn)表面顏色變暗、變灰,其中以純鈦組變化最明顯,呈灰黑色。X—射線衍射分析中性含氟溶液組:Ti-6Al-7Nb合金的腐蝕產(chǎn)物為Na3TiF6和Na3AlF6;純鈦組的腐蝕產(chǎn)物為Na3TiF6。酸性含氟溶液組:Ti-6Al-7Nb合金的腐蝕產(chǎn)物為Na3TiF6、Na3AlF6和Na2NbF6;純鈦組的腐蝕產(chǎn)物為Na3TiF6、Na2TiF6和Na3TiOF5。能譜分析結(jié)果顯示在中性和酸性含氟溶液中,Ti-6Al-7Nb合金腐蝕產(chǎn)物的元素組成主要是Ti、Al、Nb、Na、F、K和Si;純鈦腐蝕產(chǎn)物的元素組成主要是Ti、Na、F、K和Si。在人工唾液、乳酸、中性含氟溶液和酸性含氟溶液中,Ti-6Al-7Nb合金的鈦離子析出量分別是16.1ng/ml、170.5ng/ml、20.7μg/ml和218.3μg/ml,均低于純鈦62.8ng/ml、371ng/ml、32.5μg/ml和301.2μg/ml。在酸性含氟溶液中,鈦離子的析出量最大。 結(jié)論: 1.4種合金中Ti-6Al-7Nb合金腐蝕速度最慢,耐腐蝕性最好。與Ti-6Al-7Nb合金配合使用的最佳合金材料依次是純鈦、Co-Cr合金、Ni-Cr合金。Ti-6Al-7Nb合金在與牙科常用合金同時(shí)出現(xiàn)在口腔環(huán)境時(shí),可以認(rèn)為不會(huì)有電偶腐蝕發(fā)生。 2.在應(yīng)力加載和腐蝕環(huán)境的共同作用下,Ti-6Al-7Nb合金和純鈦均發(fā)生應(yīng)力腐蝕,且腐蝕程度隨載入應(yīng)力的增加而增加,但Ti-6Al-7Nb合金的腐蝕程度較純鈦輕,因此Ti-6Al-7Nb合金具有比純鈦更為優(yōu)秀的耐應(yīng)力腐蝕性能。 3.溶液pH值的降低和氟離子的存在能夠加速Ti離子的釋放。在所有浸泡溶液中,Ti-6Al-7Nb合金的Ti離子析出濃度均低于純鈦,耐酸耐氟的性能比純鈦好。因此,Ti-6Al-7Nb合金的耐腐蝕性能高于純鈦。
【圖文】：

圖 1-2 4 種合金的塔菲爾曲線疊加圖表 1-3 4 種合金的自然腐蝕電位、極化電阻和腐蝕電流密度值（x_±s, n材 料 自腐蝕電位(mV) 極化電阻(M cm2) 腐蝕電流密度(μA/Ti-6Al-7Nb (A) -111.8±0.02 0.96±2.02 0.77±1.25TA2 (B) -156.6±0.03 0.74±0.97 2.67±0.71Co-Cr (C) -246.2±0.07 0.13±0.6 21.36±1.04Ni-Cr (D) -298±0.08 0.10±0.88 23.22±0.33本實(shí)驗(yàn)測(cè)得 4 種合金的自然腐蝕電位和極化電阻從電位正端至電位端的順序是：A>B>C>D，而腐蝕電流密度值的順序?yàn)?D>C>B>A。統(tǒng)計(jì)析結(jié)果顯示 4 種合金的 Ecorr、Rp、Icorr 值均差別顯著（P<0.01），q驗(yàn)亦有顯著性差異（P<0.01）。

圖 1-2 4 種合金的塔菲爾曲線疊加圖表 1-3 4 種合金的自然腐蝕電位、極化電阻和腐蝕電流密度值（x_±s, n=6）材 料 自腐蝕電位(mV) 極化電阻(M cm2) 腐蝕電流密度(μA/cm2)Ti-6Al-7Nb (A) -111.8±0.02 0.96±2.02 0.77±1.25TA2 (B) -156.6±0.03 0.74±0.97 2.67±0.71Co-Cr (C) -246.2±0.07 0.13±0.6 21.36±1.04Ni-Cr (D) -298±0.08 0.10±0.88 23.22±0.33本實(shí)驗(yàn)測(cè)得 4 種合金的自然腐蝕電位和極化電阻從電位正端至電位負(fù)端的順序是：A>B>C>D，，而腐蝕電流密度值的順序?yàn)?D>C>B>A。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示 4 種合金的 Ecorr、Rp、Icorr 值均差別顯著（P<0.01），q 檢驗(yàn)亦有顯著性差異（P<0.01）。
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：R783.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳蔭順,姜應(yīng)律,褚洪,丁寶峰,于正洋;鈦合金TA7在醇溶液中的應(yīng)力腐蝕敏感性[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

2 劉敬肖,楊大智,徐久軍,陳吉華,蔡英驥;離子束合成TiO_2薄膜對(duì)醫(yī)用NiTi合金表面的改性[J];材料研究學(xué)報(bào);2001年04期

3 曹洪喜,薛淼;牙科合金腐蝕產(chǎn)物及其致突變性和致癌性[J];國(guó)外醫(yī)學(xué).生物醫(yī)學(xué)工程分冊(cè);1999年02期

4 宋應(yīng)亮,徐君伍,馬軒祥,安運(yùn)錚,李紅梅,林升,王寶成;人工唾液中修復(fù)材料電偶序測(cè)定及腐蝕傾向的研究[J];華西口腔醫(yī)學(xué)雜志;1997年03期

5 駱小平,郭天文,歐陽(yáng)官,劉高杰,王保成;鋯英石作為鑄鈦用內(nèi)包埋料的初步研究[J];華西口腔醫(yī)學(xué)雜志;1998年03期

6 于思榮;金屬系牙科材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及部分元素的毒副作用[J];金屬功能材料;2000年01期

7 李哲,李佐臣;鈦基生物醫(yī)用復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀與進(jìn)展[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;2004年05期

8 張新平,于思榮,何鎮(zhèn)明,劉耀輝;Ti合金在人工體液中的電化學(xué)腐蝕動(dòng)力學(xué)參數(shù)[J];特種鑄造及有色合金;2002年06期

9 曾立英;激光處理Ti-6Al-4V合金及其TiN涂層[J];稀有金屬快報(bào);2001年12期

10 宋應(yīng)亮,徐君伍,馬軒祥,李自利,沈麗娟,張春寶;不同氧化溫度處理下鈦75合金耐孔蝕的研究[J];中華口腔醫(yī)學(xué)雜志;2001年01期

本文編號(hào)：2616786