微弧氧化钛表面碳膜的微观结构调控与性能表征
发布时间：2025-04-11 03:55
医用钛及其合金作为硬组织植入材料,因其所具有的生物相容性、抗腐蚀性及优异的综合性能而在医疗器械领域越来越受到重视。为同步改善钛植入材料的防护性能与生物性能,本研究在钛基体表面设计了由微弧氧化(MAO)内层和类金刚石碳(DLC)膜外层组成的MAO/DLC涂层,开展了包括涂层的微观结构调控、结合力评价与性能表征的研究工作,为进一步完善钛表面生物活性涂层的制备技术手段提供实验支持。具体的研究结果如下:(1)分别采用线性离子束沉积技术、磁控溅射和等离子增强化学气相沉积技术,在经微弧氧化处理的纯钛表面沉积了 DLC-1、DLC-2和DLC-3 三种碳膜,所制备涂层均具有封孔效果,其中MAO/DLC-3涂层的封孔效果最为显著;MAO/DLC-1涂层的膜基结合力最大(33.29N),硬度值达到16.7GPa,在SBF溶液中磨损率为6.76×10-15m3/Nm,腐蚀电流密度为3.37×10-10A/cm2,均较MAO/DLC-2和MAO/DLC-3涂层提高了一个数量级。(2)采用线性离子束沉积技术制备的MAO/DLC涂层的膜基结合力优于传统的Ti/DLC涂层,在SBF溶液中表现出低摩擦系数(0.07)...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 钛及其合金概况
1.2.1 钛及其合金的特性
1.2.2 钛合金的种类
1.2.3 钛及其合金的性质
1.2.4 钛及其合金的应用
1.2.5 钛及其合金表面改性技术
1.3 微弧氧化技术
1.3.1 微弧氧化技术概况
1.3.2 微弧氧化技术的研究现状
1.4 类金刚石膜概况
1.4.1 DLC膜的结构及分类
1.4.2 DLC膜的制备技术
1.4.3 DLC膜应用的限制条件及解决途径
1.5 钛合金表面MAO/DLC涂层的研究进展
1.6 本文主要研究内容和目标
2 涂层制备与表征技术
2.1 基体材料
2.2 涂层沉积设备
2.2.1 微弧氧化设备
2.2.2 P600 型线性离子束沉积设备
2.2.3 P600-1 型磁过滤阴极真空电弧复合溅射薄膜沉积设备
2.2.4 等离子增强化学气相沉积设备
2.3 涂层的制备工艺
2.3.1 微弧氧化涂层的制备工艺
2.3.2 DLC膜的制备工艺
2.4 涂层的表征
2.4.1 形貌和结构表征
2.4.2 力学性能表征
2.4.3 摩擦性能表征
2.4.4 电化学性能表征
2.4.5 生物性能表征
3 微弧氧化钛表面复合不同类型DLC膜的结构及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 MAO/DLC涂层的微观结构和微观形貌
3.3.2 MAO/DLC涂层的力学性能
3.3.3 MAO/DLC涂层在SBF溶液中的摩擦学性能
3.3.4 MAO/DLC涂层在SBF溶液中的电化学性能
3.4 本章主要结论
4 微弧氧化钛表面复合DLC生物耐磨涂层的结构及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 涂层的形貌表征
4.3.2 涂层的力学性能
4.3.3 涂层在SBF溶液中的摩擦性能
4.3.4 涂层在SBF溶液中的电化学性能
4.3.5 涂层的生物活性
4.3.6 涂层的生物相容性
4.3.7 涂层的抗菌性能
4.4 本章主要结论
5 微弧氧化钛表面(Ag:N)-DLC抗菌涂层的结构及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 MAO/(Ag:N)-DLC涂层的微观形貌和微观结构
5.3.2 MAO/(Ag:N)-DLC涂层的力学性能
5.3.3 MAO/(Ag:N)-DLC涂层在SBF溶液中的摩擦学性能
5.3.4 MAO/(Ag:N)-DLC涂层在SBF溶液中的电化学性能
5.3.5 MAO/(Ag:N)-DLC涂层的抗菌性能
5.4 本章主要结论
6 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：4039468
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 钛及其合金概况
1.2.1 钛及其合金的特性
1.2.2 钛合金的种类
1.2.3 钛及其合金的性质
1.2.4 钛及其合金的应用
1.2.5 钛及其合金表面改性技术
1.3 微弧氧化技术
1.3.1 微弧氧化技术概况
1.3.2 微弧氧化技术的研究现状
1.4 类金刚石膜概况
1.4.1 DLC膜的结构及分类
1.4.2 DLC膜的制备技术
1.4.3 DLC膜应用的限制条件及解决途径
1.5 钛合金表面MAO/DLC涂层的研究进展
1.6 本文主要研究内容和目标
2 涂层制备与表征技术
2.1 基体材料
2.2 涂层沉积设备
2.2.1 微弧氧化设备
2.2.2 P600 型线性离子束沉积设备
2.2.3 P600-1 型磁过滤阴极真空电弧复合溅射薄膜沉积设备
2.2.4 等离子增强化学气相沉积设备
2.3 涂层的制备工艺
2.3.1 微弧氧化涂层的制备工艺
2.3.2 DLC膜的制备工艺
2.4 涂层的表征
2.4.1 形貌和结构表征
2.4.2 力学性能表征
2.4.3 摩擦性能表征
2.4.4 电化学性能表征
2.4.5 生物性能表征
3 微弧氧化钛表面复合不同类型DLC膜的结构及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 MAO/DLC涂层的微观结构和微观形貌
3.3.2 MAO/DLC涂层的力学性能
3.3.3 MAO/DLC涂层在SBF溶液中的摩擦学性能
3.3.4 MAO/DLC涂层在SBF溶液中的电化学性能
3.4 本章主要结论
4 微弧氧化钛表面复合DLC生物耐磨涂层的结构及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 涂层的形貌表征
4.3.2 涂层的力学性能
4.3.3 涂层在SBF溶液中的摩擦性能
4.3.4 涂层在SBF溶液中的电化学性能
4.3.5 涂层的生物活性
4.3.6 涂层的生物相容性
4.3.7 涂层的抗菌性能
4.4 本章主要结论
5 微弧氧化钛表面(Ag:N)-DLC抗菌涂层的结构及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 MAO/(Ag:N)-DLC涂层的微观形貌和微观结构
5.3.2 MAO/(Ag:N)-DLC涂层的力学性能
5.3.3 MAO/(Ag:N)-DLC涂层在SBF溶液中的摩擦学性能
5.3.4 MAO/(Ag:N)-DLC涂层在SBF溶液中的电化学性能
5.3.5 MAO/(Ag:N)-DLC涂层的抗菌性能
5.4 本章主要结论
6 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：4039468
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