医用高氮无镍奥氏体不锈钢在仿体液中的腐蚀电化学研究
发布时间：2020-12-17 16:42
医用不锈钢作为一种最早开发应用的医用金属材料,在临床上被广泛应用于加工各种器件或植入件。医用不锈钢的发展一直和工业不锈钢的发展同步。目前以316L或317L为代表的医用奥氏体不锈钢被广泛地应用于制作各种人工关节、骨折内固定器械和心脏血管支架等高端医疗器械产品。但是医用奥氏体不锈钢在植入人体以后,由于不可避免的微量腐蚀或者磨损,必然使其中含有的金属离子溶出,可能引起水肿、感染、组织坏死等不良组织学反应。高氮无镍奥氏体不锈钢作为一种新型不锈钢由于其良好的生物相容性、抗点蚀能力和力学性能而在医疗领域,船舶建造领域和石油工业领域有了较为广泛的应用。不同的奥氏体合金在人体环境中的腐蚀行为造成器械的使用寿命不同,腐蚀产物对人体造成的影响也不同。因此研究不同类型的医用奥氏体不锈钢在仿体液中的腐蚀行为及耐蚀性能有重要的理论意义和应用价值。本论文的主要研究工作如下:1.氮元素对奥氏体不锈钢点蚀敏感性影响以普通316L奥氏体不锈钢和三种不同含氮量的高氮无镍奥氏体不锈行作为研究材料,以一种常用仿体液（Hanks solution）作为腐蚀环境。在仿体液中,对不同氮含量高氮无镍奥氏体不锈钢和316L奥氏体不锈...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４?ＳＥＣＭ装置示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＥＣＭ?ｓｙｓｔｅｍ??
?流逐渐减小，即这种使探针电流随探针与基底距离减小而减小的现象称??为正反馈［７５，７９］。如图１－６所示：??（ａ）?ｎｒ?｜?（ｂ）?ｔ＂?＾??ｒ＼??ｋＪ?Ｏ?ＫＪ??■■■■■■■■Ｉ?■■■■■■■■■??图１－６?ＳＥＣＭ的反馈模式示意图（ａ）负反馈，Ｃｂ）正反馈??Ｆｉｇ．?１－６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＥＣＭ?ｉｎ?ｆｅｅｄｂａｃｋ?ｍｏｄｅ，?（ａ）?ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｆｅｅｄｂａｃｋ?（ｂ）?ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ｆｅｅｄｂａｃｋ??１．３．３扫描电化学显微镜的应用??近年来，ＳＥＣＭ因其所具有的优势，被广泛地用于金属腐蚀和其他局部电化??学的研究中。例如，金属的点蚀行为研究［５９，８０］、有机涂层或自组装膜的耐腐蚀??性能研究［８１－８３］、缓蚀剂的缓蚀效率［８４］等研究。通过局部电化学方法结合传统??的电化学方法，能更好地了解材料特点，获知材料在环境中局部腐蚀行为。??Ｅｓｍａｅｉｌｉ等人利用ＳＥＣＭ的产生－收集模式研宄了一系列有机缓蚀剂在盐酸??溶液中对碳钢的缓蚀效率［８４］。实验通过探针电流的变化检测了碳钢表面Ｆｅ２＋离??子浓度的变化。结果表明，虽然所选缓蚀剂可以降低局部腐蚀电流，但是不同基??团取代的缓蚀剂缓蚀效果有差异。并且通过局部探针电流定量的计算的局部Ｆｅ２＋??离子浓度，进一步得到了缓蚀剂的缓蚀效率。??１０??
Ｆｉｇ．?１－７?Ｉｍａｇｅｓ?ｃｒｅａｔｅｄ?ｂｙ?ＳＥＣＭ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ?ｏｎ?ａ?ｃａｒｂｏｎ?ｓｔｅｅｌ?ｓａｍｐｌｅ?ｉｎ?１００?ｍｇ?Ｌ＂１?ｏｆ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ??Ｊａｍａｌｉ等人利用ＳＥＣＭ的多种模式表征了镁合金在缓冲溶液中的腐蚀行为??［８５］。其中，利用产生－收集模式和反馈模式表征了其局部电活性（图Ｉ－８），并且??利用交流模式－ＳＥＣＭ?（ＡＣ－ＳＥＣＭ）表征了镁合金表面的局部阻抗（图１－９），探??讨了利用电位模式测定合金局部ＰＨ的可能性。实验结果表明，镁合金在缓冲溶??液中其局部电化学活性和局部阻抗值存在相关性，电活性较高的位置，局部阻抗??值越低。而且ＳＥＣＭ的电位模式可以很好地表征合金的局部ＰＨ。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高氮奥氏体不锈钢的腐蚀行为研究[J]. 吴欣强,付尧,柯伟,徐松,冯兵,胡波涛,陆佳政. 中国腐蚀与防护学报. 2016(03)
[2]新型高氮低镍奥氏体不锈钢的点蚀性能[J]. 吴浩,徐桂芳,严羽,程晓农,李冬升,吴晓东. 金属热处理. 2015(12)
[3]医用高氮无镍不锈钢的研究及应用现状[J]. 任伊宾. 新材料产业. 2015(07)
[4]SECM基本原理及其在金属腐蚀中的应用[J]. 曹发和,夏妍,刘文娟,常林荣,张鉴清. 电化学. 2013(05)
[5]低镍和无镍奥氏体不锈钢的研究现状及进展[J]. 王耘涛,布茂东. 金属热处理. 2013(01)
[6]高氮无镍奥氏体不锈钢的研究与发展[J]. 袁军平,李卫,陈绍兴,卢焕洵. 铸造. 2012(11)
[7]医用高氮无镍奥氏体不锈钢的制备与生物相容性研究[J]. 王宏刚,葛淑萍,邹兴政,尹铁英,兰华林,王英,李梦华,罗来龙,王贵学. 功能材料. 2012(18)
[8]扫描电化学技术在腐蚀研究中的应用[J]. 周冰,韩文礼,张盈盈. 腐蚀与防护. 2011(11)
[9]高氮无镍奥氏体不锈钢耐蚀性的研究[J]. 季长涛,姜玉珍,刘云旭. 金属热处理. 2011(03)
[10]微区电化学测量技术进展及在腐蚀领域的应用[J]. 王力伟,李晓刚,杜翠薇,曾笑笑. 中国腐蚀与防护学报. 2010(06)
博士论文
[1]高氮无镍奥氏体不锈钢的微观结构和力学性能研究[D]. 孙世成.吉林大学 2014
[2]高氮奥氏体不锈钢的力学行为及氮的作用机理[D]. 王松涛.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2008
[3]高氮奥氏体不锈钢的冶炼理论基础及其材料性能研究[D]. 李花兵.东北大学 2008
硕士论文
[1]690合金钝化膜半导体性能与腐蚀电化学行为研究[D]. 马睿.山东大学 2017
[2]焊接残余应力影响316不锈钢腐蚀的局部电化学研究[D]. 刘宇.山东大学 2016
[3]残余应力与不锈钢腐蚀相关性的局部电化学探针研究[D]. 韩晓平.山东大学 2015
[4]铁、不锈钢表面缓蚀性自组装膜的电化学和SECM研究[D]. 尹月华.山东大学 2011
[5]奥氏体不锈钢点蚀行为的研究[D]. 徐珊.南昌航空大学 2010
[6]高氮无镍奥氏体不绣钢显微结构与性能分析[D]. 刘继冰.长春工业大学 2010
[7]氮对316L奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能影响的研究[D]. 张丽琴.武汉科技大学 2009
[8]高氮奥氏体不锈钢腐蚀性能研究[D]. 杨艳.东北大学 2008
[9]新型医用高氮无镍奥氏体不锈钢的力学及生物相容性研究[D]. 张琦.南京理工大学 2008
[10]含氮奥氏体不锈钢耐局部腐蚀性能的研究[D]. 金维松.昆明理工大学 2007
本文编号：2922353
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４?ＳＥＣＭ装置示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＥＣＭ?ｓｙｓｔｅｍ??
?流逐渐减小，即这种使探针电流随探针与基底距离减小而减小的现象称??为正反馈［７５，７９］。如图１－６所示：??（ａ）?ｎｒ?｜?（ｂ）?ｔ＂?＾??ｒ＼??ｋＪ?Ｏ?ＫＪ??■■■■■■■■Ｉ?■■■■■■■■■??图１－６?ＳＥＣＭ的反馈模式示意图（ａ）负反馈，Ｃｂ）正反馈??Ｆｉｇ．?１－６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＥＣＭ?ｉｎ?ｆｅｅｄｂａｃｋ?ｍｏｄｅ，?（ａ）?ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｆｅｅｄｂａｃｋ?（ｂ）?ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ｆｅｅｄｂａｃｋ??１．３．３扫描电化学显微镜的应用??近年来，ＳＥＣＭ因其所具有的优势，被广泛地用于金属腐蚀和其他局部电化??学的研究中。例如，金属的点蚀行为研究［５９，８０］、有机涂层或自组装膜的耐腐蚀??性能研究［８１－８３］、缓蚀剂的缓蚀效率［８４］等研究。通过局部电化学方法结合传统??的电化学方法，能更好地了解材料特点，获知材料在环境中局部腐蚀行为。??Ｅｓｍａｅｉｌｉ等人利用ＳＥＣＭ的产生－收集模式研宄了一系列有机缓蚀剂在盐酸??溶液中对碳钢的缓蚀效率［８４］。实验通过探针电流的变化检测了碳钢表面Ｆｅ２＋离??子浓度的变化。结果表明，虽然所选缓蚀剂可以降低局部腐蚀电流，但是不同基??团取代的缓蚀剂缓蚀效果有差异。并且通过局部探针电流定量的计算的局部Ｆｅ２＋??离子浓度，进一步得到了缓蚀剂的缓蚀效率。??１０??
Ｆｉｇ．?１－７?Ｉｍａｇｅｓ?ｃｒｅａｔｅｄ?ｂｙ?ＳＥＣＭ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ?ｏｎ?ａ?ｃａｒｂｏｎ?ｓｔｅｅｌ?ｓａｍｐｌｅ?ｉｎ?１００?ｍｇ?Ｌ＂１?ｏｆ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ??Ｊａｍａｌｉ等人利用ＳＥＣＭ的多种模式表征了镁合金在缓冲溶液中的腐蚀行为??［８５］。其中，利用产生－收集模式和反馈模式表征了其局部电活性（图Ｉ－８），并且??利用交流模式－ＳＥＣＭ?（ＡＣ－ＳＥＣＭ）表征了镁合金表面的局部阻抗（图１－９），探??讨了利用电位模式测定合金局部ＰＨ的可能性。实验结果表明，镁合金在缓冲溶??液中其局部电化学活性和局部阻抗值存在相关性，电活性较高的位置，局部阻抗??值越低。而且ＳＥＣＭ的电位模式可以很好地表征合金的局部ＰＨ。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高氮奥氏体不锈钢的腐蚀行为研究[J]. 吴欣强,付尧,柯伟,徐松,冯兵,胡波涛,陆佳政. 中国腐蚀与防护学报. 2016(03)
[2]新型高氮低镍奥氏体不锈钢的点蚀性能[J]. 吴浩,徐桂芳,严羽,程晓农,李冬升,吴晓东. 金属热处理. 2015(12)
[3]医用高氮无镍不锈钢的研究及应用现状[J]. 任伊宾. 新材料产业. 2015(07)
[4]SECM基本原理及其在金属腐蚀中的应用[J]. 曹发和,夏妍,刘文娟,常林荣,张鉴清. 电化学. 2013(05)
[5]低镍和无镍奥氏体不锈钢的研究现状及进展[J]. 王耘涛,布茂东. 金属热处理. 2013(01)
[6]高氮无镍奥氏体不锈钢的研究与发展[J]. 袁军平,李卫,陈绍兴,卢焕洵. 铸造. 2012(11)
[7]医用高氮无镍奥氏体不锈钢的制备与生物相容性研究[J]. 王宏刚,葛淑萍,邹兴政,尹铁英,兰华林,王英,李梦华,罗来龙,王贵学. 功能材料. 2012(18)
[8]扫描电化学技术在腐蚀研究中的应用[J]. 周冰,韩文礼,张盈盈. 腐蚀与防护. 2011(11)
[9]高氮无镍奥氏体不锈钢耐蚀性的研究[J]. 季长涛,姜玉珍,刘云旭. 金属热处理. 2011(03)
[10]微区电化学测量技术进展及在腐蚀领域的应用[J]. 王力伟,李晓刚,杜翠薇,曾笑笑. 中国腐蚀与防护学报. 2010(06)
博士论文
[1]高氮无镍奥氏体不锈钢的微观结构和力学性能研究[D]. 孙世成.吉林大学 2014
[2]高氮奥氏体不锈钢的力学行为及氮的作用机理[D]. 王松涛.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2008
[3]高氮奥氏体不锈钢的冶炼理论基础及其材料性能研究[D]. 李花兵.东北大学 2008
硕士论文
[1]690合金钝化膜半导体性能与腐蚀电化学行为研究[D]. 马睿.山东大学 2017
[2]焊接残余应力影响316不锈钢腐蚀的局部电化学研究[D]. 刘宇.山东大学 2016
[3]残余应力与不锈钢腐蚀相关性的局部电化学探针研究[D]. 韩晓平.山东大学 2015
[4]铁、不锈钢表面缓蚀性自组装膜的电化学和SECM研究[D]. 尹月华.山东大学 2011
[5]奥氏体不锈钢点蚀行为的研究[D]. 徐珊.南昌航空大学 2010
[6]高氮无镍奥氏体不绣钢显微结构与性能分析[D]. 刘继冰.长春工业大学 2010
[7]氮对316L奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能影响的研究[D]. 张丽琴.武汉科技大学 2009
[8]高氮奥氏体不锈钢腐蚀性能研究[D]. 杨艳.东北大学 2008
[9]新型医用高氮无镍奥氏体不锈钢的力学及生物相容性研究[D]. 张琦.南京理工大学 2008
[10]含氮奥氏体不锈钢耐局部腐蚀性能的研究[D]. 金维松.昆明理工大学 2007
本文编号：2922353
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