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多相N掺杂的TiO2纳米管/ TiN复合涂层在模拟体液中的腐蚀和摩擦腐蚀行为

TiO2 纳米管,多弧离子镀,摩擦腐蚀

多相N掺杂的TiO₂纳米管/ TiN复合涂层在模拟体液中的腐蚀和摩擦腐蚀行为

赵春蕾，李金龙^*

(中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波，315201，lijl@nimte.ac.cn)

摘要：钛及其合金由于其优异的耐腐蚀性、较高的比强度和良好的生物相容性而广泛应用于关节假体、骨折固定装置等植入体中。然而其固有的生物惰性导致其不易与骨骼直接结合，植入物容易松动并导致植入失效。此外，钛合金另一个严重的缺点是其耐磨性差。摩擦腐蚀在牙科植入物、人工关节和其它植入体中是一个很严重的问题，它将影响植入物的长期使用安全性。由摩擦腐蚀过程引起的植入材料的降解会导致金属离子和固体磨损碎片释放到邻近组织，最终导致假体周围骨吸收和一些列不良反应。因此，改善钛合金的生物惰性及其耐磨性能是当前植入体长久使用安全性亟需解决的问题。近年来，通过简单且经济的电化学阳极氧化工艺生产的TiO₂纳米管在生物医学领域引起了很多关注。用TiO₂纳米管改性的钛表面并结合后续的热处理可以使其具有生物活性，从而可以加速磷灰石的形成并增强骨细胞的增殖和粘附且可以提高其耐腐蚀性能。但是TiO₂ 纳米管与基材的粘合强度较差，其硬度较低，并且比较脆，它无法改善钛合金耐磨性能差的缺点，这将严重损害其在植入物中的长期使用。物理气相沉积（PVD）技术是改善钛合金摩擦腐蚀性能的好方法，TiN涂层由于具有出色的化学稳定性，高硬度和优异的生物相容性已被广泛应用于植入体中。因此，为了进一步改善钛合金的不足，我们将物理气相沉积技术与阳极氧化制备TiO₂纳米管相结合，制备出一种多相N掺杂的TiO₂纳米管/ TiN复合涂层，并研究其力学性能，以及在模拟体液中的腐蚀和摩擦腐蚀性能。研究发现，这种多相N掺杂的TiO₂纳米管/ TiN复合涂层具有良好的力学性能，其在模拟体液中具有较高的耐腐蚀性能，纳米管状结构具有良好的减摩作用，在提高钛合金生物活性的同时这种复合涂层具有优异的耐摩擦腐蚀性能，为植入体在人体中长期安全化的使用提供了新的解决方法。

备注：口头汇报

报告人：赵春蕾，15606696292，lijl@nimte.ac.cn