铸造Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金耐腐蚀性能研究

发布时间：2020-10-23 12:16

　　钛及钛合金以其良好的机械性能、生物相容性、力学性能和可加工性被广泛应用于口腔修复、种植、正畸等医学临床。目前,第三代β型钛合金以其高强度、高韧性、可低温成型、低弹性模量等优点已成为了国内外关注和研究的热点。中国科学院沈阳金属研究所研发的钛铌锆锡合金〔Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(wt%),TNZS〕是具有我国完整自主知识产权的新型β型钛合金,研究表明该合金具有优良的机械性能和生物学性能,在制作口腔修复体和种植体方面有着非常好的前景。然而关于钛铌锆锡合金耐腐蚀性能的研究至今尚未有文献进行报道。本研究采用常规失蜡铸造法制作钛铌锆锡合金试件,从静态浸泡试验、电化学腐蚀试验、应力腐蚀试验三方面对钛铌锆锡合金的耐腐蚀性能进行评价,并分析了该合金对不同腐蚀介质的敏感程度。研究目的: 本研究按照口腔用金属耐腐蚀性能实验标准,以铸造商业纯钛为对照组,采用静态浸泡试验、电化学腐蚀试验、应力腐蚀试验,从不同角度对铸造钛铌锆锡合金的耐腐蚀性能进行研究和评价,为其进一步应用于临床提供实验室依据。研究方法: 1.通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和电感耦合等离子质谱,分析钛铌锆锡合金在不同浸泡溶液中浸泡一周后表面形貌、腐蚀产物成分以及浸泡溶液中离子溶出量; 2.通过Parstat2273型电化学工作站、法拉第箱,测定钛铌锆锡合金在不同腐蚀介质中的自腐蚀电位、阳极极化曲线、电化学阻抗谱; 3.通过扫描电镜、X射线衍射仪和电子分析天平,分析钛铌锆锡合金在应力条件下浸泡在酸性含氟溶液中一个月后表面形貌、腐蚀产物成分以及腐蚀前后质量差。研究结果: 1.静态浸泡试验结果表明在相同浸泡溶液中钛铌锆锡合金的离子溶出总量小于纯钛;对于同种金属材料而言,酸性含氟溶液中离子溶出总量最高,其次为中性含氟溶液,再次为乳酸溶液,在人工唾液中的离子溶出总量最低;电镜下,在同种浸泡溶液中钛铌锆锡合金较纯钛表现出更好的耐腐蚀的迹象。说明钛铌锆锡合金较纯钛具有更好的耐静态浸泡腐蚀性能。X射线衍射仪结果表明酸性含氟溶液浸泡后钛铌锆锡合金表面的腐蚀产物主要为:Na3TiF6、Na2NbF6、Na2ZrF6、Na2SnF6;纯钛表面的腐蚀产物主要为:Na3TiF6、Na2TiF6和Na3TiOF5。 2.电化学腐蚀试验结果表明在相同腐蚀溶液中钛铌锆锡合金较纯钛有更高的自腐蚀电位,更高的膜电阻、传递电阻和更低的自腐蚀电流密度,展现了钛铌锆锡合金优异的耐电化学腐蚀性能。而对于同种金属材料而言,在人工唾液中耐电化学腐蚀能力最高,其次为乳酸溶液,再次为中性含氟溶液,在酸性含氟溶液中耐电化学腐蚀能力最低。 3.应力腐蚀试验结果表明在应力和酸性含氟溶液的共同作用下,钛铌锆锡合金在各个应力组腐蚀前后质量损失均小于纯钛;电镜下,钛铌锆锡合金较纯钛表现出更好的耐腐蚀迹象。表明钛铌锆锡合金较纯钛具有更优异的耐应力腐蚀性能。X射线衍射仪结果表明钛铌锆锡合金各应力组表面腐蚀产物主要为:Na3TiF6、Na2NbF6、Na2ZrF6、Na2SnF6;纯钛试件各应力组表面腐蚀产物则为:Na3TiF6。结论: 铸造钛铌锆锡合金在静态浸泡试验、电化学腐蚀试验、应力腐蚀试验三个方面均表现出优良的耐腐蚀性能,可以满足口腔用金属材料的耐腐蚀性能要求,具有进一步推广的基础。
【学位单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：R783
【部分图文】：

静态浸泡,试件

第四军医大学硕士学位论文rporation USA）；恒温水浴箱（ZZ17-20L，北京中西）；X 线衍射仪（XRD-7000S，日本岛津）；扫描日本日立）。制备O 10271:2001(E)[56]标准中静态浸泡试验的方法要求锡合金和纯钛的圆片状（Φ25mm×1.5mm）试件，分。用耐水砂纸在流水下逐级打磨至 1200 目，每个m，超声清洁蒸馏水冲洗后，吹干备用（图 1）。

肉眼观察,人工唾液,试件,含氟