Hydrothermal Surface Modification of a Low Modulus Ti-Nb Based Alloy

采用尿素溶液对一种低模量近?型钛合金(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo,或TLM合金)进行不同温度的水热处理。采用SEM、XRD、XPS、压入法和接触角测试分析了TLM合金处理后的表面结构、化学成分、附着性和亲水性。在105和120℃水热处理后,合金表面形成了钛酸铵的纳米片薄膜;而150℃水热处理后形成了纳米颗粒薄膜,由锐钛矿TiO2和Nb2O5组成。随后的400℃退火热处理使铵盐分解和二氧化钛结晶。生成的氧化物薄膜具有良好的附着性。复合处理增强了TLM合金的亲水性,这有利于改善其生物相容性。     

多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的制备及其成骨性能

为提高多孔医用钛合金的生物活性,以实现快速骨整合,首先利用微弧氧化法在多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并通过水热处理在此涂层表面生成羟基磷灰石.通过XRD、SEM和EDS分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试试验对比研究了TLM合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物试验检测了表面活性次级微孔涂层改性后多孔TLM合金的成骨性能.结果表明,微弧氧化处理可在多孔TLM表面形成规整的含Ca、P相的次级微孔层,水热处理后次级微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能.     

生物医用TLM钛合金的水热法表面改性

对Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo合金（TLM钛合金）进行水热处理，温度为100-200℃。X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜和X射线光电子能谱分析表明，TLM钛合金经140-200℃水热处理后，表面形成了由氧化钛和氧化铌纳米颗粒（尺寸80-100nm）组成的、含有较多羟基的薄膜。140℃以上水热处理TLM试样的亲水性和表面能升高，表面能以极化分量为主。在无钙Hank’s平衡盐液中的动电位极化实验表明，水热处理TLM试样的耐蚀性高于抛光试样。水热处理有利于改善TLM钛合金的生物相容性。     

镍钛合金表面钛酸锶生物薄膜的水热合成

目的：改善镍钛合金的耐蚀性和添加锶离子用于治疗骨质疏松症。方法采用氢氧化钠和硝酸锶混合溶液对镍钛合金进行水热处理,处理温度180℃,处理时间分别为1、3和6 h。采用扫描电镜、X射线能谱、X射线衍射和X射线光电子能谱对试样进行显微结构和化学成分分析,采用接触角测量仪评价试样的亲水性,在无钙Hank’s平衡盐液中进行动电位极化实验评价试样的耐蚀性,采用粘结拉伸法测量钛酸锶薄膜与镍钛合金基体之间的结合强度。结果镍钛合金经过水热处理后表面形成了由钛酸锶颗粒组成的薄膜,颗粒尺寸约240~490 nm,薄膜中含有少量镍元素。抛光镍钛试样的水接触角约70°,水热处理试样的接触角大幅上升,达到120°左右。在钝化区内,水热处理3 h试样的阳极电流密度比抛光试样降低了大约一个数量级,因此水热处理试样具有更好的耐蚀性。水热处理3 h制备的钛酸锶薄膜与镍钛基体之间的表观结合强度值为14.1 MPa。结论水热处理不仅改善了镍钛合金的耐蚀性,也在合金表面添加了锶离子,可用于治疗骨质疏松症。     

医用近β型钛合金TLM的水热预钙化与生物活性

医用近β型钛合金TLM(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo)具有优良的力学和生物学性能,采用CaCl2溶液对TLM合金进行水热处理,以达到预钙化的目的。TLM合金经过纯水水热处理后,表面形成了锐钛矿二氧化钛(含五氧化二铌)的纳米颗粒薄膜;采用10 mmol/L CaCl2溶液进行水热处理时,颗粒尺寸减小,检测到钙元素;当CaCl2溶液的浓度升高到100 mmol/L时,结晶颗粒消失,形成了钙的化合物薄膜。水热处理试样在模拟体液中浸泡3 d后,表面均有磷酸钙沉积物生成,前2种试样检测到磷灰石的弱衍射峰。CaCl2溶液水热处理预钙化方法可用于多孔钛及多孔钛合金的生物活性表面改性,该方法具有改性层厚度薄,消耗溶质和溶剂少,反应物扩散快,处理温度较低,工艺简便等优点。     

医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面自组装抗凝血复合涂层的构建及其血液相容性(英文)

为了提高新型近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)的抗凝血性能,先通过优化溶胶凝胶技术在TLM合金试样表面制备出一层致密、均匀的TiO2薄膜,再结合表面官能化处理和静电层自组装技术,在TiO2薄膜表面构建一个多层肝素功能涂层。通过XRD分析改性处理后TLM合金表面涂层的相组成,借助SEM、AFM研究功能涂层的表面形貌和微观特征,通过动态凝血时间、溶血率、血小板粘附实验对TLM合金表面改性前后的抗凝血性能和血液相容性进行评估。结果表明,经表面肝素化修饰处理后,TLM合金试样表面光滑、平整,同时材料表面的动态凝血时间延长,溶血率明显降低,试样表面粘附的血小板很少且没有被明显激活,TLM合金的抗凝血性能和血液相容性均得到了明显的改善。     

表面肝素改性TLM钛合金的血液相容性评价

在新型近β钛合金TLM(Ti-3Zr2Sn-3Mo-25Nb)表面用溶胶-凝胶法镀上一层TiO2薄膜,再将薄膜依次用羟基化溶液和胺基化溶液处理以在薄膜表面引入活性OH-和NH2-,然后通过该活性官能团将肝素共价键接在薄膜表面.利用XRD、SEM和EDS研究了TiO2薄膜的相结构和表面特性:通过测定材料表面的接触角、溶血率和血小板黏附行为对肝素化TLM合金的血液相容性进行分析、评价.结果表明,表面肝素化处理后TLM合金的血液相容性得到了明显的改善.     

微波等离子体改性对金刚石薄膜表面亲水性的影响

采用微波等离子体法,分别使用H和O等离子体对金刚石薄膜表面进行改性处理.通过扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM),X射线光电子能谱(XPS),并结合接触角随时间变化的曲线,初步评价了改性前后薄膜表面显微结构和成分的变化对亲水性的影响.结果表明:同一条件下制备的金刚石薄膜表面形貌、粗糙度差异不会影响表面亲水性;改性前金刚石薄膜亲水性差,H、O等离子体改性后薄膜表面接触角由原来的81°下降到20°以下,形成了亲水性良好的表面;暴露在空气中后,接触角在前3天的变化很大,这种变化与薄膜表面成分的改变密切相关.     

医用Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面自组装活性抗凝血复合涂层的构建及其血液相容性

为改善新型近β钛合金Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)的抗凝血性能和血液相容性,通过溶胶-凝胶和表面官能化技术在TLM合金表面制备出一层活性TiO2薄膜,再利用自组装技术在TiO2薄膜表面构建一个肝素-白蛋白多层功能复合涂层。利用Raman光谱分析改性处理后TLM合金表面涂层的相组成,借助SEM、AFM研究了复合涂层的表面形貌和微观特征,通过溶血率测试、血小板粘附试验对TLM合金表面改性前后的血液相容性进行评估。结果表明,经表面肝素-白蛋白复合涂层修饰处理后,TLM合金的溶血率显著降低,表面粘附的血小板数量明显减少且激活反应轻微,即TLM合金的抗凝血性能和血液相容性均得到了明显改善。     

碱热处理对Ti-3Cu合金表面特征及抗菌性能的影响

研究了碱热处理对抗菌钛合金显微组织、表面粗糙度、接触角及抗菌性的影响规律,探讨了碱热处理应用于Ti-3Cu表面生物改性的可能性。结果表明:碱热处理后在钛合金表面形成一层钛酸盐凝胶层,表面分布有大量尺寸约100nm的纳米级微孔,这使得合金的粗糙度降低,但合金表面的亲水性提高。合金表面钛酸盐凝胶层的形成使得合金的抗菌性能由处理前的92%降低到碱热处理后的71%。细菌的粘附实验也证实碱热处理一定程度上降低了合金的抗菌性能。分析认为,表面形成的钛酸盐凝胶层部分阻断了合金中抗菌相Ti_2Cu与细菌的接触,因此降低了合金的抗菌效果。     

钛合金阳极氧化法制备自组装纳米多孔结构薄膜

钛及钛合金在含有F-离子的电解液中阳极氧化,可自组装制备出有序TiO2纳米多孔或纳米管阵列薄膜,这类纳米阵列膜材料具有极大的内比表面积和优异的电子传输性能,可以用作纳米结构制备模板、高灵敏度传感器、染料敏化太阳能电池等。以TLM钛合金为阳极氧化的基片,通过改变阳极氧化电压、钛合金相结构,找到了制备纳米多孔阵列的参数,通过条件试验发现,在恒电压小于30V时,经时效处理的TLM钛合金表面可以制备得到合金元素掺杂的TiO2纳米多孔结构薄膜。     

钛合金阳极氧化法制备自组装纳米多孔结构薄膜的研究

以TLM钛合金为阳极氧化的基片,通过改变阳极氧化电压、钛合金相结构,找到制备纳米多孔阵列的参数,通过条件试验发现,在恒电压小于30 V时,通过时效处理的TLM钛合金表面可以制备得到TiO2纳米多孔结构薄膜     

生物医用钛表面热还原银微纳米颗粒研究

目的尝试改进生物医用钛的常用碱热处理表面改性方法,使钛不仅具有生物活性,而且具有抗菌性能。方法将纯钛片磨光和清洗,在60 2.5 mol/L Na O℃H溶液中进行碱液处理后,分别在0.2、1、5、20mmol/L硝酸银溶液中浸渍,然后把未浸渍和浸渍的试样在600℃热处理1 h,采用X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱分析膜层的成分和结构,评价试样的抗菌性能和生物活性。结果在浓度≥1 mmol/L硝酸银溶液中浸渍制备的试样,检测到单质银的X射线衍射峰。扫描电镜观察表明,随着硝酸银浓度的升高,银颗粒从约100 nm增加到1.5μm以上;钛酸钠凝胶层和银颗粒具有较好的附着性。X射线光电子能谱分析检测到金属银和少量银化合物。抗菌实验和模拟体液实验表明,随着硝酸银浓度的升高,试样的抗菌活性升高,但生物活性下降。结论碱液-硝酸银溶液浸渍-热处理方法改善了钛的生物活性和抗菌性能,这为钛基硬组织植入体的表面改性提供了一种简便方法。     

TA16和TA17钛合金在高温高压水中的腐蚀行为研究

研究了TA16和TA17钛合金在高温高压中性水质中的电化学行为、均匀腐蚀行为和应力腐蚀行为.结合SEM和XPS分析技术,分析了腐蚀后合金表面形貌和氧化膜的组成.研究结果表明:在高温高压中性水质中,两种钛合金具有很好的耐腐蚀性能,TA16钛合金的钝化性能、抗均匀腐蚀和抗应力腐蚀性能均优于TA17合金,腐蚀后两种钛合金表面生成了表层由TiO2组成、内层由TiO2、Ti2 O3和TiO组成的致密氧化膜.     

纯钛表面两步电化学法制备载银多孔涂层

在医用纯钛表面先采用阳极氧化法制备TiO2纳米管预涂层,然后通过AgNO3溶液浸泡和紫外光照射处理实现银颗粒在预涂层上的固定,再经过微弧氧化处理制备出载银多孔涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)对涂层表面形貌、载银量、银元素纵向分布及特征进行了表征,并通过金黄色葡萄球菌检验了涂层的抗菌性能。结果表明:两步电化学法可以在纯钛表面制备出含银量较高的多孔涂层,涂层中银元素大部分以纳米颗粒形式存在,涂层表面和最外层Ag元素主要以氧化物的形式存在,而沿涂层法向向内Ag单质与Ag氧化物共存,且涂层具有良好的抗菌性能。     

Ag-TiO2纳米棒阵列的抗菌性和光催化性能研究

目的：制备一种高抗菌性和高光催化活性的Ag掺杂TiO2（Ag-TiO2）纳米棒阵列。方法通过磁控溅射与水热复合处理法,在钛箔片表面制备出Ag掺杂TiO2（Ag-TiO2）纳米棒阵列,酸化处理过的试样在500℃下煅烧2 h。采用X射线衍射（XRD）进行物相分析,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、场发射透射电子显微镜（TEM）、能量分散谱仪(EDS)观察试样的表面、截面形貌、微观结构和组成,并探究其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌性能和对亚甲基蓝的光催化降解能力。结果该工艺下制备的 Ag-TiO2纳米棒大小均匀,取向明显,主要由锐钛矿型 TiO2相组成。Ag-TiO2纳米棒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有优异的杀菌效果,杀菌率几乎达到100%。Ag-TiO2纳米棒能有效地提高亚甲基蓝的降解率。结论磁控溅射与水热复合处理法在钛箔片表面成功制备出Ag-TiO2纳米棒阵列,此阵列具有优异的杀菌能力、高抗菌和光催化降解性能。