4。1陶瓷膜表面形貌分析 19

4。2陶瓷膜的物相组成分析 20

4。3陶瓷膜耐腐蚀性测试…21

结论 22From+优`尔^文W网wWw.YouErw.com 加QQ75201^8766

致谢 22

参考文献： 23

1  引言

1。1钛合金简介

当今时代，钛合金普遍应用于各个行业。钛合金具有一些优良的共性。比如：

1）钛合金与其它合金相比，具有较高的比强度。

2）钛合金的比强度很高，所以它可以在高温下使用，故其使用温度很高。

3）钛合金还有较强的耐腐蚀能力，它可以抵抗多种腐蚀形式。论文网

4）钛合金的化学性质活泼，它可以与大气中的很多成分发生化学作用。例如高温下和氮作用生成氮化钛；高温下也可以与氧发生作用生产钛的氧化物，但是它的低温性能较好。

此外钛及其合金具有良好的生物相容性、耐蚀性和力学性能如硬度和耐磨性等广泛应用于牙科和骨科植入物的应用，如在口腔科中还被用于制造义牙、齿套、牙根和填充材料[12]。它们可以直接连接到骨但是不与骨组织形成化学键。羟基磷灰石含有约70%骨成分，是与骨组织形成化学结合的重要矿化物。近似于牙齿和骨骼矿物的合成羟基磷灰石在生物医学应用中具有优越的生物活性和生物相容性。羟磷灰石的缺点是力学性能差，有较弱的脆性和低抗疲劳强度，故在临床应用中受到限制。过去的十年中，可以通过不同的镀层方法 [13]可以将羟基磷灰石涂覆在钛及其合金表面。

1。2钛合金表面改性技术简介

    现代研究中经常使用的表面技术包括：电泳沉积法、等离子喷涂、电化学沉积法、激光表面处理技术、矿化仿生法[17]

等离子喷涂的温度可达到10000K,可以诱导膜层中的羟基磷灰石分解，进而生成非晶羟基磷灰石和杂质。曹宁等人[1]研究了C/C复合材料表面等离子喷涂HA涂层用于骨科移植。金属表面化学热处理是一种热处理工艺，它的原理是把合金元素渗入金属表面，这是通过某些介质完成的。研究表明[16]它可以分为气体渗、固体渗、液体渗。该表面改性方法处理过程均包括分解、扩散和吸收三个过程。这三个过程进行的非常缓慢，对于气体渗来说，它的的时间长达几十个小时。研究者们进行了从提高气体渗的温度[2]、加入稀土元素[3]、采用含稀土钢[4]、预制氧化膜处理[5、6]等多种方法的研究，如孟力凯等人[7]在保证渗氮层质量不下降的前提下通过 采用预氧化、氮势控制、扩散期通入高纯度氮气以及退氮处理等多种手段，才将工期缩短从原来的50小时减到35小时左右。这种处理方法非常不经济。

1。3 液相等离子体电解技术在钛合金表面改性的研究现状

1。4本课题研究目的与内容

    钛合金表面直接覆盖涂层会有很多问题，基体与涂层之间结合不牢固，热膨胀会使涂层与基体附着强度下降[14]。研究表明基体表面若成多孔结构，则会提高了成骨结合力，为羟基磷灰石向内生长提供空间，增强骨与植入体之间的机械铰合[15]。

    本课题研究钛合金表面液相等离子体碳氮元素渗入和钙磷元素复合的陶瓷膜性能。具体主要研究脉冲电源条件下对Ti-6Al-4V进行液相等离子体处理，对液相等离子体渗入技术中的主要工艺参数对处理效果的影响进行研究和探讨。具体研究在脉冲电压条件下对钛合金表面进行碳氮共渗处理的可能性，讨论处理时间、占空比、频率和电解液对碳氮共渗的影响，探究在钛合金表面进行碳氮渗入并实现成骨元素钙磷复合陶瓷膜层的可能性。在目前的工作，没有任何额外的次级过程时通过液相等离子体电解，经过不同的持续时间可以在浸在乙酸钙和b-calcium甘油磷酸盐组成的溶液中的Ti6Al4V上观察到锐钛矿、金红石、氧化钙、钛磷化,tri-calcium磷酸(TCP),钙钛矿钛酸钙和羟基磷灰石形成。与其他文献研究不同，在这项研究中针对不同的持续时间，对表面形态、官能团的分子,羟磷灰石的形成和钙磷灰石的基础阶段化学成分和涂层表面原子的结合能进行了详细的调查和系统表征。沿着这总体的思路，本课题进行了如下的工作内容：