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3 氧化处理对氮化钛性能影响

在绝大多数介质中，TiN的化学稳定性极好，但在氧化性介质中并不稳定。依据试验情况分析，当O原子进入TiN晶体后，就开始取代N原子，逐步形成TiNxOy。根据O原子取代N原子的情况可分为三级：TiN0。54O0。17、TiN0。31O0。44、TiN0。09O0。73。当N原子被完全取代时，最终形成TiO2。因为TiN的氧化属于扩散反应，而根据扩散反应的特点，可以推断出氧化后的薄膜可分为三层：最外层的主要成分是TiO2；中间层的主要成分是TiNxOy；最里层的主要成分是TiN。[[[] 刘文利，李宇兵，李蕾等。 金属氧化物扩散反应理论和气敏晶体的介观效应。 郑州轻工业学院学报自然科学版。 2000，15(4)：43-45]]氧化温度越高TiO2和TiNxOy的形成越快，其相应区域就会扩大，TiN的区域相应减少。扫描电镜所观察到的亮白层就应该为TiO2和TiNxOy的混合区，亮白层的增加能反映出混合区的扩大。[[[] Lenz H。 Surface of the olfactory region in man observed by scanning electron microscope。 Acta oto-laryngologica。 1977, 84(1-2): 28-34]]

目前对TiN进行表面改性以提高其生物活性的研究尚不多。Czarnowska在680°C下采用辉光放电方法对TiN进行表面氧化，生成厚度约400nm的氧化钛表层，用该方法改性后，TiN表层硬度和耐磨性明显下降。[[[] 万国江，黄楠，冷永祥等。 等离子浸没离子注入沉积纳米TiN薄膜的机械性能研究。 无机材料学报，2003，18(4)：904-910]]Hashimoto等通过调节反应炉内O2与N2分压，制备不同氧化程度的TiN涂层，该方法反应温度为700°C，对设备要求较高，极易造成TiN深度氧化，严重降低硬度。[[[] 王红卫，陈旭，冉均国等。 离子注入-直流辉光放电等离子体制备Ti6Al4V-TiN-TiC生物梯度材料。 苏州大学学报：自然科学，1999，9(1)：70-74]]由此可见，对TiN进行氧化处理以改善其生物活性，关键在于氧化度的选择，新的氧化方法有待开发。