鑄造Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金耐腐蝕性能研究

發(fā)布時(shí)間：2020-10-23 12:16

　　鈦及鈦合金以其良好的機(jī)械性能、生物相容性、力學(xué)性能和可加工性被廣泛應(yīng)用于口腔修復(fù)、種植、正畸等醫(yī)學(xué)臨床。目前,第三代β型鈦合金以其高強(qiáng)度、高韌性、可低溫成型、低彈性模量等優(yōu)點(diǎn)已成為了國內(nèi)外關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。中國科學(xué)院沈陽金屬研究所研發(fā)的鈦鈮鋯錫合金〔Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(wt%),TNZS〕是具有我國完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型β型鈦合金,研究表明該合金具有優(yōu)良的機(jī)械性能和生物學(xué)性能,在制作口腔修復(fù)體和種植體方面有著非常好的前景。然而關(guān)于鈦鈮鋯錫合金耐腐蝕性能的研究至今尚未有文獻(xiàn)進(jìn)行報(bào)道。本研究采用常規(guī)失蠟鑄造法制作鈦鈮鋯錫合金試件,從靜態(tài)浸泡試驗(yàn)、電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)三方面對鈦鈮鋯錫合金的耐腐蝕性能進(jìn)行評價(jià),并分析了該合金對不同腐蝕介質(zhì)的敏感程度。研究目的: 本研究按照口腔用金屬耐腐蝕性能實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),以鑄造商業(yè)純鈦為對照組,采用靜態(tài)浸泡試驗(yàn)、電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕試驗(yàn),從不同角度對鑄造鈦鈮鋯錫合金的耐腐蝕性能進(jìn)行研究和評價(jià),為其進(jìn)一步應(yīng)用于臨床提供實(shí)驗(yàn)室依據(jù)。研究方法: 1.通過掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀和電感耦合等離子質(zhì)譜,分析鈦鈮鋯錫合金在不同浸泡溶液中浸泡一周后表面形貌、腐蝕產(chǎn)物成分以及浸泡溶液中離子溶出量; 2.通過Parstat2273型電化學(xué)工作站、法拉第箱,測定鈦鈮鋯錫合金在不同腐蝕介質(zhì)中的自腐蝕電位、陽極極化曲線、電化學(xué)阻抗譜; 3.通過掃描電鏡、X射線衍射儀和電子分析天平,分析鈦鈮鋯錫合金在應(yīng)力條件下浸泡在酸性含氟溶液中一個(gè)月后表面形貌、腐蝕產(chǎn)物成分以及腐蝕前后質(zhì)量差。研究結(jié)果: 1.靜態(tài)浸泡試驗(yàn)結(jié)果表明在相同浸泡溶液中鈦鈮鋯錫合金的離子溶出總量小于純鈦;對于同種金屬材料而言,酸性含氟溶液中離子溶出總量最高,其次為中性含氟溶液,再次為乳酸溶液,在人工唾液中的離子溶出總量最低;電鏡下,在同種浸泡溶液中鈦鈮鋯錫合金較純鈦表現(xiàn)出更好的耐腐蝕的跡象。說明鈦鈮鋯錫合金較純鈦具有更好的耐靜態(tài)浸泡腐蝕性能。X射線衍射儀結(jié)果表明酸性含氟溶液浸泡后鈦鈮鋯錫合金表面的腐蝕產(chǎn)物主要為:Na3TiF6、Na2NbF6、Na2ZrF6、Na2SnF6;純鈦表面的腐蝕產(chǎn)物主要為:Na3TiF6、Na2TiF6和Na3TiOF5。 2.電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明在相同腐蝕溶液中鈦鈮鋯錫合金較純鈦有更高的自腐蝕電位,更高的膜電阻、傳遞電阻和更低的自腐蝕電流密度,展現(xiàn)了鈦鈮鋯錫合金優(yōu)異的耐電化學(xué)腐蝕性能。而對于同種金屬材料而言,在人工唾液中耐電化學(xué)腐蝕能力最高,其次為乳酸溶液,再次為中性含氟溶液,在酸性含氟溶液中耐電化學(xué)腐蝕能力最低。 3.應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明在應(yīng)力和酸性含氟溶液的共同作用下,鈦鈮鋯錫合金在各個(gè)應(yīng)力組腐蝕前后質(zhì)量損失均小于純鈦;電鏡下,鈦鈮鋯錫合金較純鈦表現(xiàn)出更好的耐腐蝕跡象。表明鈦鈮鋯錫合金較純鈦具有更優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕性能。X射線衍射儀結(jié)果表明鈦鈮鋯錫合金各應(yīng)力組表面腐蝕產(chǎn)物主要為:Na3TiF6、Na2NbF6、Na2ZrF6、Na2SnF6;純鈦試件各應(yīng)力組表面腐蝕產(chǎn)物則為:Na3TiF6。結(jié)論: 鑄造鈦鈮鋯錫合金在靜態(tài)浸泡試驗(yàn)、電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)三個(gè)方面均表現(xiàn)出優(yōu)良的耐腐蝕性能,可以滿足口腔用金屬材料的耐腐蝕性能要求,具有進(jìn)一步推廣的基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：R783
【部分圖文】：

靜態(tài)浸泡,試件

第四軍醫(yī)大學(xué)碩士學(xué)位論文rporation USA）；恒溫水浴箱（ZZ17-20L，北京中西）；X 線衍射儀（XRD-7000S，日本島津）；掃描日本日立）。制備O 10271:2001(E)[56]標(biāo)準(zhǔn)中靜態(tài)浸泡試驗(yàn)的方法要求錫合金和純鈦的圓片狀（Φ25mm×1.5mm）試件，分。用耐水砂紙?jiān)诹魉轮鸺壌蚰ブ?1200 目，每個(gè)m，超聲清潔蒸餾水沖洗后，吹干備用（圖 1）。

肉眼觀察,人工唾液,試件,含氟