鎳鈦合金表面銀基復(fù)合鍍層的制備與性能研究.pdf

1、鎳鈦合金以其獨(dú)特的形狀記憶與超彈性、良好的生物相容性等成為獨(dú)具特色的生物醫(yī)用金屬材料；而金屬銀具有很好的柔韌性和延展性，較好的化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)異的導(dǎo)電性能，很強(qiáng)的殺菌能力。本論文的研究目的是在生物醫(yī)用鎳鈦合金基體表面進(jìn)行電鍍銀，以期改變鎳鈦合金在生物體內(nèi)的醫(yī)用功能，提高鎳鈦合金在生物體內(nèi)的抗腐蝕能力；為推動(dòng)鎳鈦合金在生物醫(yī)學(xué)中的進(jìn)一步應(yīng)用，通過(guò)復(fù)合鍍技術(shù)在其表面沉積Ag/PTFE復(fù)合鍍層，提高了鍍銀層的耐腐蝕性能和耐磨性能；同時(shí)，采用該技

2、術(shù)在鎳鈦合金表面制備Ag/TiO2復(fù)合鍍層，研究了復(fù)合鍍層的耐腐蝕性能、血液相容性和抗菌性能。
　　 本文首先優(yōu)化了在鎳鈦合金表面電鍍銀的工藝，確定其電解液的基本組成及工藝條件為：磺基水楊酸120g/L，氫氧化鉀10g/L，硝酸銀30g/L，乙酸銨50g/L，氨水55ml/L，pH為9，攪拌速度為250r/min，鍍液溫度25℃，電流密度為0.4A/dm2，電鍍時(shí)間為1h。考察了電流密度和電鍍時(shí)間對(duì)鍍銀層性能的影響。利用SEM、

3、EDS、XRD等表征了鍍層的表面形貌、組成及結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用開(kāi)路電位-時(shí)間曲線、Tafel極化曲線、電化學(xué)交流阻抗法等手段對(duì)其耐腐蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。鍍銀鎳鈦合金表面較平整，沉積速率較大，耐腐蝕性能較好。
　　 在電鍍銀的基礎(chǔ)上，往電解液中添加了表面活性劑包覆的PTFE粉末，制備了Ag/PTFE復(fù)合鍍層。研究了三種類(lèi)型表面活性劑及其復(fù)配制備的復(fù)合鍍層的耐腐蝕性能，結(jié)果表明：添加非離子表面活性劑OP-10為1g/L時(shí)制備的復(fù)合鍍層耐腐蝕

4、性能最佳。在此基礎(chǔ)上，研究電鍍時(shí)間及PTFE的添加量對(duì)鍍層性能的影響。結(jié)果表明：電鍍時(shí)間為1h制備的鍍層較均勻，鍍液中PTFE含量的增加能使鍍層結(jié)晶更加致密，晶粒細(xì)化，但PTFE含量過(guò)高，鍍層中顆粒易聚集使晶粒粗大，鍍層表面不均勻，鍍液中PTFE的添加量為8g/L時(shí)獲得的復(fù)合鍍層的結(jié)晶最致密，在此條件下制備的復(fù)合鍍層的耐腐蝕性能和耐磨性能均最佳。
　　 為了提高鍍銀鎳鈦合金的耐腐蝕性能和生物相容性，采用表面活性劑包裹二氧化鈦粉末

5、加入、TiO2粉末直接加入和TiO2溶膠加入鍍液三種方法，制備了Ag/TiO2復(fù)合鍍層。研究了表面活性劑種類(lèi)及用量、TiO2粉末的加入量、鈦溶膠的加入量等因素對(duì)復(fù)合鍍層的影響。采用表面活性劑包覆TiO2粉末加入鍍液的方法來(lái)制備Ag/TiO2復(fù)合鍍層，通過(guò)正交試驗(yàn)確定了較優(yōu)的表面活性劑及TiO2的添加量為：陰離子表面活性劑SDS含量為1g/L，TiO2為30g/L，但Ag/TiO2復(fù)合鍍層的耐腐蝕性能不如銀鍍鎳鈦合金。采用直接加入TiO2

6、粉末法制備了Ag/TiO2復(fù)合鍍層，考察了鍍液中TiO2的添加量對(duì)鍍層微觀表面形貌和晶體組織結(jié)構(gòu)的影響。隨著鍍液中TiO2含量的增加鍍層表面變得平坦，但TiO2含量過(guò)高則出現(xiàn)大顆粒團(tuán)聚，表面粗糙。鍍液中TiO2含量在50g/L時(shí)，復(fù)合鍍層中TiO2復(fù)合量最高、耐腐蝕性能最佳、Ag離子溶出量最少、血液相容性較好，鍍層在Hank's溶液中的耐腐蝕性能較鍍銀鎳鈦合金好。采用TiO2溶膠加入法制備Ag/TiO2復(fù)合鍍層，研究了溶膠加入量對(duì)鍍層性