医用TLM钛合金表面微弧氧化膜层制备工艺及性能研究
发布时间：2023-04-19 05:17
钛及其合金由于具有良好的力学性能、化学稳定性以及生物相容性,因此被广泛应用于生物材料中。但是当钛合金作为植入物植入生物体后,不能直接诱导磷灰石的形成。同时由于较差的耐磨性会导致合金释放对人体有害的金属离子(如Al、V离子等),使人体产生炎症。因此开发新型钛合金以及对现有钛合金进行表面处理是当前研究的重点。本课题选用的Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)新型钛合金,与常见的TC4合金相比,具有弹性模量小、生物毒性小等优点。本文选用微弧氧化表面处理技术对TLM合金表面进行氧化处理。在磷酸盐电解液体系下研究了 Ca(CH3COO)2、EDTA浓度以及占空比、电流密度、氧化时间五个主要工艺参数对TLM合金微弧氧化膜基本性能的影响,确定了一组工艺参数范围。通过模拟体液(SBF)体外浸泡实验对膜层体外性能、耐蚀性以及润湿性进行了分析,研究了不同的工艺参数对膜层体外性能的影响,确定了另一组工艺参数。最后综合分析膜层基本性能及体外性能得出最佳工艺参数范围。通过研究微弧氧化工艺对膜层基本性能的影响得出,当EDTA浓度为21.94g/L,Ca(CH3COO)2浓度为17.62g/L,占空比为3...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的目的与意义
1.2 生物医用材料
1.2.1 生物医用金属材料
1.2.2 医用钛合金的发展及应用现状
1.3 钛及钛合金的表面改性
1.3.1 微弧氧化过程以及机理
1.3.2 电解液对微弧氧化的影响
1.3.3 电参数对微弧氧化的影响
1.3.4 国内外生物医用钛材料的表面改性研究现状
1.4 羟基磷灰石
1.5 本论文研究内容
第二章 试验设备及方法
2.1 试验材料及设备
2.1.1 试验基材
2.1.2 试验试剂
2.1.3 微弧氧化过程装置联结示意图
2.2 微弧氧化工艺研究试验方法
2.2.1 试样预处理
2.2.2 微弧氧化膜层制备
2.2.3 微弧氧化试样后处理
2.3 微弧氧化膜层基本性能测试方法
2.4 微弧氧化膜层体外性能测试方法
2.4.1 模拟人体体液
2.4.2 SBF浸泡试验
2.4.3 微弧氧化膜层极化曲线与阻抗测试
2.4.4 润湿角测试试验
第三章 微弧氧化工艺参数对膜层基本性能影响
3.1 电解液对微弧氧化膜基本性能影响
3.1.1 氧化电压-时间曲线分析
3.1.2 电解液对微弧氧化膜厚度、硬度影响
3.1.3 电解液对微弧氧化膜层形貌以及膜层Ca/P比的影响
3.1.4 电解液对微弧氧化膜相组成影响
3.1.5 小结
3.2 占空比对微弧氧化膜层基本性能影响
3.2.1 氧化电压-时间曲线分析
3.2.2 占空比对微弧氧化膜厚度、硬度影响
3.2.3 占空比对微弧氧化膜表面形貌以及元素成分影响
3.2.4 占空比对微弧氧化膜相组成影响
3.2.5 膜层表面XPS分析
3.2.6 微弧氧化膜层结合力
3.2.7 小结
3.3 电流密度对微弧氧化膜基本性能影响
3.3.1 氧化电压-时间曲线分析
3.3.2 电流密度对微弧氧化膜厚度、硬度影响
3.3.3 电流密度对微弧氧化膜表面形貌及Ca/P比的影响
3.3.4 电流密度对微弧氧化膜相组成影响
3.3.5 小结
3.4 氧化时间对微弧氧化膜基本性能影响
3.4.1 氧化电压-时间曲线分析
3.4.2 氧化时间对微弧氧化膜厚度、硬度影响
3.4.3 氧化时间对微弧氧化膜表面形貌及Ca/P比的影响
3.4.4 氧化时间对微弧氧化膜相组成影响
3.4.5 小结
3.5 本章结论
第四章 微弧氧化工艺参数对膜层体外性能影响
4.1 占空比对微弧氧化膜SBF浸泡后基本性能影响
4.1.1 占空比对SBF浸泡微弧氧化膜表面形貌影响
4.1.2 占空比对SBF浸泡微弧氧化膜相组成影响
4.1.3 占空比对微弧氧化膜润湿性影响
4.1.4 SBF浸泡后微弧氧化膜层XPS分析
4.1.5 微弧氧化膜层极化曲线分析
4.1.6 微弧氧化膜层阻抗分析
4.2 电流密度对微弧氧化膜SBF浸泡后基本性能影响
4.2.1 电流密度对SBF浸泡微弧氧化膜表面形貌影响
4.2.2 电流密度对SBF浸泡微弧氧化膜相组成影响
4.2.3 电流密度对微弧氧化膜润湿性影响
4.3 氧化时间对微弧氧化膜SBF浸泡后基本性能影响
4.3.1 氧化时间对SBF浸泡微弧氧化膜表面形貌影响
4.3.2 氧化时间对SBF浸泡微弧氧化膜相组成影响
4.3.3 氧化时间对微弧氧化膜润湿性影响
4.4 羟基磷灰石形成分析
4.5 本章结论
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及科研成果
本文编号：3793792
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的目的与意义
1.2 生物医用材料
1.2.1 生物医用金属材料
1.2.2 医用钛合金的发展及应用现状
1.3 钛及钛合金的表面改性
1.3.1 微弧氧化过程以及机理
1.3.2 电解液对微弧氧化的影响
1.3.3 电参数对微弧氧化的影响
1.3.4 国内外生物医用钛材料的表面改性研究现状
1.4 羟基磷灰石
1.5 本论文研究内容
第二章 试验设备及方法
2.1 试验材料及设备
2.1.1 试验基材
2.1.2 试验试剂
2.1.3 微弧氧化过程装置联结示意图
2.2 微弧氧化工艺研究试验方法
2.2.1 试样预处理
2.2.2 微弧氧化膜层制备
2.2.3 微弧氧化试样后处理
2.3 微弧氧化膜层基本性能测试方法
2.4 微弧氧化膜层体外性能测试方法
2.4.1 模拟人体体液
2.4.2 SBF浸泡试验
2.4.3 微弧氧化膜层极化曲线与阻抗测试
2.4.4 润湿角测试试验
第三章 微弧氧化工艺参数对膜层基本性能影响
3.1 电解液对微弧氧化膜基本性能影响
3.1.1 氧化电压-时间曲线分析
3.1.2 电解液对微弧氧化膜厚度、硬度影响
3.1.3 电解液对微弧氧化膜层形貌以及膜层Ca/P比的影响
3.1.4 电解液对微弧氧化膜相组成影响
3.1.5 小结
3.2 占空比对微弧氧化膜层基本性能影响
3.2.1 氧化电压-时间曲线分析
3.2.2 占空比对微弧氧化膜厚度、硬度影响
3.2.3 占空比对微弧氧化膜表面形貌以及元素成分影响
3.2.4 占空比对微弧氧化膜相组成影响
3.2.5 膜层表面XPS分析
3.2.6 微弧氧化膜层结合力
3.2.7 小结
3.3 电流密度对微弧氧化膜基本性能影响
3.3.1 氧化电压-时间曲线分析
3.3.2 电流密度对微弧氧化膜厚度、硬度影响
3.3.3 电流密度对微弧氧化膜表面形貌及Ca/P比的影响
3.3.4 电流密度对微弧氧化膜相组成影响
3.3.5 小结
3.4 氧化时间对微弧氧化膜基本性能影响
3.4.1 氧化电压-时间曲线分析
3.4.2 氧化时间对微弧氧化膜厚度、硬度影响
3.4.3 氧化时间对微弧氧化膜表面形貌及Ca/P比的影响
3.4.4 氧化时间对微弧氧化膜相组成影响
3.4.5 小结
3.5 本章结论
第四章 微弧氧化工艺参数对膜层体外性能影响
4.1 占空比对微弧氧化膜SBF浸泡后基本性能影响
4.1.1 占空比对SBF浸泡微弧氧化膜表面形貌影响
4.1.2 占空比对SBF浸泡微弧氧化膜相组成影响
4.1.3 占空比对微弧氧化膜润湿性影响
4.1.4 SBF浸泡后微弧氧化膜层XPS分析
4.1.5 微弧氧化膜层极化曲线分析
4.1.6 微弧氧化膜层阻抗分析
4.2 电流密度对微弧氧化膜SBF浸泡后基本性能影响
4.2.1 电流密度对SBF浸泡微弧氧化膜表面形貌影响
4.2.2 电流密度对SBF浸泡微弧氧化膜相组成影响
4.2.3 电流密度对微弧氧化膜润湿性影响
4.3 氧化时间对微弧氧化膜SBF浸泡后基本性能影响
4.3.1 氧化时间对SBF浸泡微弧氧化膜表面形貌影响
4.3.2 氧化时间对SBF浸泡微弧氧化膜相组成影响
4.3.3 氧化时间对微弧氧化膜润湿性影响
4.4 羟基磷灰石形成分析
4.5 本章结论
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及科研成果
本文编号：3793792
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3793792.html
