医用多孔NiTi合金的制备及表面改性研究进展

综述了医用多孔NiTi合金的粉末冶金制备方法及其表面改性研究进展,对各种方法可能出现的问题进行分析,并对医用多孔NiTi合金的制备及表面改性前景进行了展望。     

医用NiTi合金表面改性技术研究进展

近等原子比的NiTi合金以其独有的形状记忆效应和超弹性在医疗领域具有广泛的应用,但近年来研究表明,镍离子会使人体发生中毒反应,甚至致癌,这一因素制约了它在生物医用材料领域的使用。为了抑制镍离子的释放,通过对NiTi合金表面改性,制备一层氧化膜,可有效提高使用的安全性。文章全面阐述了近几年来NiTi合金表面改性的研究进展,提出了对多孔医用NiTi合金表面TiO2改性的发展前景。     

NiTi形状记忆合金的生物相容性及其表面生物活性化

NiTi合金具有优异的综合性能 ,是一种很有发展前景的医用金属生物材料。表面生物活性化能够进一步改善NiTi合金的表面状态 ,提高其生物相容性。本文对NiTi合金生物相容性、表面生物活性化的工艺进行了综合评述 ,并对表面生物活性化的发展方向进行了探讨     

医用钛合金及其表面活化的研究现状

医用Ti合金具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性,在医学临床上获得广泛应用,但是其耐磨性能和生物活性等方面仍不够理想,耐腐蚀性能也有待于进一步提高.开发具有更佳综合性能的医用钛合金,或对现有成熟医用钛合金进行表面改性是解决上述问题的有效途径.本文综述了医用钛合金的发展及其存在的问题和表面活化研究进展,并对医用Ti合金的表面活化的前景进行了展望.     

低温去合金化脱镍处理镍钛记忆合金的表面特性

采用低温去合金化(Dealloying)处理法对医用NiTi合金进行表面脱镍改性。经SEM、XRD、AES、FTIR、XPS和模拟体液(SBF)仿生沉积等分析研究表明,NiTi合金经低温去合金化处理后,在合金表面选择性地除去了有害元素镍,在距表层约400nm深度内原位制备出完全无镍的具有纳米网架结构的水合氧化钛膜,并在500℃,进行1h热处理,晶化为锐钛矿型二氧化钛。由于经低温去合金化脱镍的NiTi合金表面富含羟基(OH-),在SBF溶液中具有良好的生物活性,从而提高了NiTi合金的生物相容性。     

在Na_2SiO_3溶液中NiTi合金的微弧氧化

在硅酸钠溶液中对NiTi合金进行了微弧氧化处理。结果表明,NiTi合金在Na2SiO3溶液中,微弧氧化过程分为2个阶段,即缓慢电压增长区和电压跃升区。微弧氧化获得氧化物层为Ti的氧化物。微弧氧化后表面硬度比NiTi要高出2倍以上。在NiTi合金微弧氧化过程中,首先是NiTi合金中的Ni氧化以离子形式溶解进入溶液,而Ti保留在合金表面。然后NiTi合金表面的Ti层在阳极电压下氧化形成绝缘层。当表面绝缘层达到一定厚度后就发生起弧现象。     

多孔NiTi合金直流-脉冲阳极氧化表面改性研究

采用低温直流-脉冲阳极氧化技术对多孔NiTi合金表面进行改性,分析直流-脉冲阳极氧化过程,利用XPS、SEM、动电位极化对阳极氧化膜的组成、形貌以及耐腐蚀性进行研究,观察阳极氧化前后多孔NiTi合金在模拟人工体液中Ni离子释放行为。研究结果表明在直流3 A、脉冲6 A下阳极氧化的多孔NiTi合金表面形成了一层均匀的多孔氧化膜,其厚度在190 nm左右,主要成分为Ti的氧化物,阳极氧化后多孔NiTi合金的耐腐蚀性显著提高,其Ni离子释放速率大幅度降低。     

AZ91D压铸镁合金激光局部重熔区气孔的形成机制

采用扫描电镜(SEM)、X光电子能谱分析仪(XPS)等分析手段,研究了NiTi合金表面绝缘膜的结构及成分,从而探讨非阀金属NiTi合金表面微弧氧化陶瓷膜层的形成机制.结果表明,NiTi合金微弧氧化过程中的电流密度-时间曲线与纯钛形状基本一致,也可分为3个阶段,但其最大的电流密度为后者的13倍;NiTi合金表面的绝缘膜主要是通过电化学沉积形成的Al2O3及少量的TiO2、Ni2O3和磷酸盐薄膜,这一绝缘膜就相当于阀金属的阳极氧化膜,为NiTi合金进行微弧氧化处理提供了前提条件;NiTi合金表面的陶瓷膜层主要来源于电解液中的铝酸根离子和少量的基体Ni和Ti(包括固态的和溶解于电解液中离子态的),经反复的放电、熔融、喷射、冷却、凝固,发生一系列的电化学、等离子体化学和热化学反应最终形成表面粗糙多孔陶瓷膜层.     

NiTi形状记忆合金微弧氧化陶瓷层的制备及其工艺性研究

通过微弧氧化的方法在NiTi形状记忆合金表面制备陶瓷层.在微弧氧化之前,用常温王水对NiTi形状记忆合金进行去镍选择性腐蚀,并与工业纯钛和未经王水腐蚀的合金试样进行对比,研究了其表面形貌、相组成和微弧氧化的工艺性.研究结果表明:王水腐蚀10 min的NiTi形状记忆合金试样,微弧氧化工艺性及陶瓷层表面形貌与工业纯钛同一...     

NiTi合金激光熔凝处理及其生物腐蚀性能研究

目的 通过对NiTi合金表面进行激光熔凝处理,从而提高NiTi合金的耐腐蚀性能。方法 利用紫外激光器对NiTi合金进行表面熔凝处理,借助扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)和X射线衍射仪(XRD)等技术手段,研究了激光熔凝处理前后NiTi合金的表面显微组织、成分和相结构。测试了激光熔凝处理前后NiTi合金表面与模拟体液(SBF)的接触角、熔凝层的显微硬度等表面性能。通过全浸腐蚀试验和电化学测试,研究了熔凝层在SBF溶液中的生物腐蚀性能,并分析了腐蚀机理。结果 NiTi合金经过激光熔凝处理后,在合金的表层形成了厚度为90~150 μm的熔凝层,熔凝层主要由TiO2、β相以及少量的TiO相组成。合金表面的平均显微硬度提高了153~279HV,合金的表面接触角增大,由亲水性转为疏水性。相较于未处理的样品,熔凝处理后的样品在SBF溶液中的腐蚀电位分别正移了435 mV和413 mV,腐蚀电流密度分别下降了83%、62%左右。熔凝处理后的样品在SBF溶液浸泡168 h后,SBF溶液中的Ni²⁺浓度下降了约1/3。结论 以适当的激光加工参数对NiTi合金进行激光熔凝处理,可在NiTi合金表面形成致密的氧化膜,这层氧化膜和熔凝层可以有效地抑制NiTi合金在SBF溶液中的点腐蚀行为。