不同pH值NaOH溶液对钛材微弧氧化膜水热处理后性能的影响

采用NaOH溶液对钛材表面含Ca,P微弧氧化膜进行水热处理能提高其医学性能,过去从水热处理工艺方面的探讨不多。在纯钛表面制备了含Ca,P的微弧氧化膜,并采用不同pH值的NaOH溶液进行水热处理制得了羟基磷灰石（HA）/TiO₂复合微弧氧化陶瓷层。分别采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）观察、能谱（EDS）分析、显微硬度及接触角测量等方法对水热处理前后陶瓷膜的化学成分、微观形貌、润湿性和显微硬度进行了研究。结果表明:含Ca,P氧化膜经NaOH溶液于210℃水热处理,其表面可以形成结晶度较高的棒状HA;随着溶液pH值升高,HA晶粒数量不断增加,晶粒长度逐渐减小,HA层逐渐细化和均匀;溶液pH值高于12.0时,氧化膜发生破坏并导致HA剥落;溶液pH值和温度分别为10.5和210℃时水热处理效果最好。     

水热处理镁离子改性改善纯钛骨传导性的研究

在200℃,0.1mol/L的MgCl₂溶液中对纯钛进行了水热处理,以期改善其生物活性。采用多种分析手段对水热处理前后试样的形貌、粗糙度、润湿性能及表面化学成分进行了分析;采用模拟体液浸泡法评价了处理前后试样的体外骨传导性。水热处理在试样表面形成了纳米氧化钛颗粒,但并没有改变试样的微米尺度的形貌,经过水热处理的试样表现出了超亲水性。水热处理成功地将Mg元素复合至钛表面;在MgCl₂溶液中进行水热处理时,Mg元素主要以钛酸镁形式存在,而在pH为9.5的MgCl₂的溶液中进行水热处理时,Mg元素主要以Mg(OH)₂形式存在。在SBF中浸泡3天后,水热处理试样表面即可观察到典型的羟基磷灰石球状晶簇,而未经处理的试样表面则未能发现沉积,此外,过高的Mg复合量抑制了羟基磷灰石的形核长大。结果表明,水热处理在保持种植体宏观形貌不受影响的前提下可作为种植体生产的最后工序以提高其骨结合性。     

超低铁Inconel 625合金的热处理

基于10%草酸电解腐蚀特性及硬度测试结果,研究确定了超低铁Inconel 625合金的热处理工艺,利用金相显微镜和扫描电镜观察组织及腐蚀形貌。结果表明:随着固溶温度的提高及保温时间的延长,合金第二相逐渐溶入Ni基体,1140℃保温4 h第二相溶解充分,晶粒分布均匀,未发生快速长大,合金硬度为172 HV10,腐蚀倾向小,质量损失速率为4.97 kg·(m~2·h)~(-1)。固溶处理合金经1000℃稳定化6 h,基体上分布着MC和M_6C两种形式的碳化物,颗粒尺寸细小,合金硬度提高至186 HV10,750℃保温处理10 h后,质量损失速率为4.89 kg·(m~2·h)~(-1)。确定超低铁Inconel 625合金的最佳热处理工艺为:1140℃×4 h固溶+1000℃×6 h稳定化,合金可获得良好耐蚀性,适宜的硬度及晶粒尺寸。     

纯钛镁离子改性表面磷灰石沉积、蛋白质吸附及成骨细胞初期反应的研究

钛广泛用于整形外科产品的制造,但其本质上属于生物惰性材料,因此必须通过表面改性改善骨传导性。镁(Mg)离子参与人体骨的新陈代谢,在骨组织的生长和矿化各阶段发挥着重要的生理作用,鉴于此,本研究通过一种简单可行的方法对钛表面进行镁离子改性。主要实验过程如下：首先将纯钛放入高浓度氢氧化钠(NaOH)溶液中进行碱化处理,然后再转移至稀氯化镁(MgCl2)溶液中进行离子交换,最后进行热处理,在纯钛试样表面形成了含有钛酸镁成分的3D纳米网状结构。对试样的表面形貌、粗糙度和化学组成进行了分析;考察了试样在模拟人工体液中诱导羟基磷灰石的能力;以牛血清白蛋白为模型,研究了表面改性对纯钛蛋白吸附能力的影响;评价了MC3T3-E1成骨细胞在试样表面的附着、铺展和增殖。与钠(Na)离子改性相比,镁离子改性加快了羟基磷灰石在试样表面的沉积,并明显促进了蛋白吸附,此外,镁离子改性促进了成骨细胞附着、铺展及随后的增殖。本研究所提出的方法能明显改善纯钛的生骨传导性,可用于种植体制造。