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医用纯钛阳极氧化工艺及性能研究

万智来

  本文利用直流脉冲稳压电源对TA2型纯钛在H_3PO_4溶液中进行了阳极氧化着色处理,讨论了各种工艺参数及前后处理对着色效果的影响,探讨了纯钛阳极氧化膜的成膜机理并展示了阳极氧化着色工艺在纯钛植入体上的应用。使用数码相机(DC)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDAX)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等仪器分析了膜层的颜色、形貌、成分、物相、价态。同时利用划格和弯曲试验测试了膜层的附着性,利用电化学工作站测试了膜层的耐腐蚀性。 实验结果表明:电压是决定膜层颜色的主要因素,膜层颜色随电压的变化呈规律性变化。纯钛在酸性、碱性、中性电解液中均能着色,但是在相同电压下生成的颜色略有不同。H_3PO_4溶液浓度适中时得到的膜层颜色均匀、完整,浓度过低颜色不均匀,浓度过高膜层易烧蚀;H_3PO_4溶液温度越高,膜层越不均匀,室温下膜层颜色最佳;控制氧化时间在膜层生长溶解平衡阶段停止可以获得质量最好的膜层。表面预处理影响纯钛的着色效果;封孔后处理可以提高膜层的抗污染能力。 DC分析表明膜层颜色均匀,色差值较少;SEM分析表明TA2纯钛表面形成了一层多孔、平整的氧化膜;EDAX测试表明膜层主要由Ti、O元素组成;由于膜层太薄,XRD检测未能确定膜层物相;XPS检测表明膜层主要由非晶态TiO2构成,随着溅射深度的增加膜层价态基本不变;划格试验和弯曲试验表明膜层和基体结合牢固,膜层附着力好;电化学分析表明随着电压升高膜层耐腐蚀性随之提高,通过阳极氧化着色处理可以改善钛植入体在人体生理环境中的耐腐蚀性。……   
[关键词]:植入体;纯钛;阳极氧化;着色
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:沈阳理工大学2011年
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