Wearing and Corrosion Resistance of TAMZ Alloy Implanted by Carbon Ion in Hank’s Body Fluid

人体模拟体液Hank’s溶液中对碳离子注入TAMZ合金的耐蚀耐磨行为进行研究。结果表明,碳离子注入TAMZ合金表面形成含碳量1.07%的均匀改性层,碳离子注入层厚度达9 μm。碳离子注入后,TAMZ表面形成无序层膜,经XRD分析主要由TiC和Ti组成。Hank’s溶液中电化学测试结果表明,注入碳离子的TAMZ合金腐蚀电位升高、电荷转移电阻增大,阳极极化电流密度降低,改善了电化学性能。其原因归结于碳离子注入后碳化物的无序层膜的形成阻滞了合金元素的溶解,提高了膜层的耐蚀性能。Hank’s溶液中注入碳离子的TAMZ合金的摩擦系数和比磨损率均明显小于基体TAMZ合金,硬度提高;而且经摩擦的碳离子注入TAMZ合金比基体TAMZ合金的阳极极化电流密度小、电荷转移电阻大,表明碳离子注入改性层在人体模拟液环境中具有优良的耐磨、耐蚀性能     

Hank’s溶液中碳离子注入TAMZ合金的耐蚀耐磨行为研究（英文）

人体模拟体液Hank’s溶液中对碳离子注入TAMZ合金的耐蚀耐磨行为进行研究。结果表明,碳离子注入TAMZ合金表面形成含碳量1.07%的均匀改性层,碳离子注入层厚度达9μm。碳离子注入后,TAMZ表面形成无序层膜,经XRD分析主要由TiC和Ti组成。Hank’s溶液中电化学测试结果表明,注入碳离子的TAMZ合金腐蚀电位升高、电荷转移电阻增大,阳极极化电流密度降低,改善了电化学性能。其原因归结于碳离子注入后碳化物的无序层膜的形成阻滞了合金元素的溶解,提高了膜层的耐蚀性能。Hank’s溶液中注入碳离子的TAMZ合金的摩擦系数和比磨损率均明显小于基体TAMZ合金,硬度提高;而且经摩擦的碳离子注入TAMZ合金比基体TAMZ合金的阳极极化电流密度小、电荷转移电阻大,表明碳离子注入改性层在人体模拟液环境中具有优良的耐磨、耐蚀性能。     

镁合金表面离子注Ti耐蚀性能的研究

镁合金以其优越的性能在工业上的应用越来越广泛,但是其耐蚀性、耐磨性较差,硬度较低的缺点限制了它的大量使用.利用改进的金属蒸发弧放电离子源(MEVVA)在AZ31镁合金表面注入Ti离子,形成Ti离子注入改性层,以期提高镁合金表面的耐蚀性能.注入能量为45keV,注入剂量为3×1017 cm-2.注入后镁合金表面形成厚度约为450nm的注入层,用SEM、XRD分析了Ti离子注入层的表面形貌和相结构.用CS300P型电化学工作站测试了注入前后镁合金的耐蚀性,结果表明镁合金表面耐蚀性能显著提高.     

生物医用钛植入体表面微纳结构与生物活性离子对生物相容性影响研究综述

生物医用钛植入体的表面微观形貌及化学组成作为影响植入体生物相容性的重要因素,决定了植入的稳定性和使用寿命, 得到广泛研究,对钛植入体的表面改性研究现状进行系统梳理变得极为重要。针对钛植入体表面微纳米复合结构的构建及添加典型生物活性离子的研究现状进行综述,以及二者的结合对促进细胞黏附、增殖、分化和促进动物体内成骨的协同效应,简述微纳米复合结构对细胞行为的内在调控机制。结果表明,钛植入体表面的微纳米复合结构及生物活性离子对细胞的行为均表现出积极作用,兼具二者的植入体能够更好地促进细胞的黏附、增殖及分化,植入动物体内后更有利于植入体与周围组织的骨性整合。最后,根据当前生物医用钛植入体表面改性研究中存在的抗菌性能较差、对细胞的影响机制不明确等问题,提出植入体在表面改性领域的研究趋势。提出了钛植入体表面改性领域微纳结构构建和生物活性离子添加的研究现状和未来的发展方向,填补了钛植入体表面改性领域目前缺少综述文章来引领的空白,可为未来钛植入体的表面改性的发展提供借鉴。     

碳离子注入纯钛表面改性的研究

使用MEVVA强流金属源离子注入机对医用纯钛表面进行C离子注入，注入能量为40和60keV、剂量为（2.0～ 6.0×10^17）ions／cm^2。使用TRIM2003程序模拟计算饱和注入剂量；用XRD和XPS分析注入前后试样表面物相及原子结合状态，并使用SEM观察注入前后磨痕的形貌。研究了C离子注入对医用纯钛腐蚀性能、显微硬度、表面弹性模量和磨损行为的影响。结果表明，C离子注入后医用纯钛表面生成了一层包括TiC强化相和游离态C的表面改性膜，使试样表面显微硬度和弹性模量升高，并使医用纯钛在模拟体液中的耐磨损性能和耐腐蚀性能提高，而磨损程度减轻。     

氮离子注入浓度对钛及其合金扭动微动磨损性能的影响（英文）

通过等离子体浸没离子注入,在纯钛及Ti6Al7Ni和Ti6Al4V合金表面进行不同剂量的氮离子注入处理。采用ZrO_2球与未处理和处理的钛及其合金平面摩擦副,以小牛血清溶液作为模拟生理介质,进行扭动微动磨损试验。研究氮离子注入处理后钛及其合金表面的特征以及注入剂量对材料扭动微动性能的影响。结果表明:氮离子注入浓度和角位移幅值显著影响钛及其合金的扭动微动运行和损伤行为。随着氮离子浓度增加,扭动微动运行边界向小角位移幅值滑移,中心轻微磨损区减少。钛及其合金的磨损机理为氧化磨损、磨粒磨损和剥层,磨粒磨损是离子注入层的主要磨损机理。     

钛基金属表面生物活性改性研究进展

从工艺、生物活性涂层新体系开发、涂层结构设计、生物活性涂层性能改进以及涂层评价标准等角度,系统地综述了钛及其合金表面生物活性涂层的研究状况,同时展望了医用钛合金表面生物活性改性研究的发展趋势,认为解决钛基金属表面生物活性改性研究的重点应该放在能够同时解决涂层与基体的界面稳定性和相应涂层制备工艺的适应性上。     

钛离子注入对AZ31镁合金表面力学性能及耐蚀性的影响

对AZ31镁合金表面进行了钛离子注入试验,研究了钛离子注入对于镁合金表面改性层的影响。通过XRD、XPS研究了改性层的相结构和元素分布,通过硬度和摩擦磨损试验研究了改性层的力学性能。结果表明,经过钛离子注入之后,改性层中并无新相生成;当注入剂量为2.5×1017ion/cm2时,改性层深度可以达到160 nm,改性层中Ti呈高斯分布,存在形式从外到内为TiO2向Ti过渡。经过钛离子注入之后,镁合金表面硬度大大提高;改性层的摩擦因数并没有降低,但是耐磨性有所提高。随钛离子注入剂量的增加,改性层的耐腐蚀性能呈先上升后下降趋势。     

离子注入表面改性技术对金属耐蚀性能影响的研究

<正> 利用离子注入技术在金属表面注入耐蚀元素,可显著改善材料的耐蚀性能。氮是提高合金耐孔蚀性能的有效组分。它与合金中铬的综合作用很强。离子束混合可在薄膜基体界面上产生原子级混合,形成新的表面合金层,有利于提高基体金属的耐蚀性。本文采用离子注入技术在奥氏体不锈钢上形成表层含氮合金。通过各种电化学测试     

Zr合金的几种Nb表面合金化工艺的耐蚀性能研究

运用直流磁控溅射的方法在Zr-4合金表面预置Nb层,然后对其表面运用激光束、电子束和离子注入3种工艺在Zr-4合金表面添加了Nb元素,研究了相应的组织和性能,发现合金化后样品中Nb元素分布不均匀.对表面改性后的合金作了相应的热处理后,进行了极化曲线研究,结果发现:电子束合金化后形成的β-Zr相阻碍了氧的扩散,提高了合金耐蚀能力;Nb离子注入合金后,注入层中生成了ZrO2和NbN,当注入剂量在1×1017～3×1017个/cm2范围内时,随着注入剂量的增加,耐腐蚀能力增强.     

贵金属在船用钛及钛合金表面改性中的应用

舰船用钛及钛合金耐磨性较差,在海水中会被腐蚀,贵金属表面改性剂可以改善其耐磨性,提高耐腐蚀能力。基于钛及钛合金性能特点的分析,综述了贵金属金和银在改善耐磨性,钯、钌、银和金在增强耐腐蚀能力方面的应用,介绍了离子注入、磁控溅射、双层辉光等离子技术等贵金属表面改性工艺,对改性层复合化、纳米化的发展趋势进行了分析。     

医用金属材料离子释放机制、致病机理及防护

结合近年来国内外医用钛合金等金属材料在生物体和人体临床应用研究成果,研究了人体植入物等医用金属材料中Ni、Al、V等有害离子的释放机制、致病机理及防护(涂层)方法。系统分析了常用医用金属材料Ti6Al4V和Ti Ni形状记忆合金等钛合金在腐蚀等作用下有害离子的释放机制,有害离子及其形成化合物对人体的毒性作用,和常用表面改性技术制备涂层对于有害离子的抑制和防护作用。研究结果表明,近年来发展起来的表面改性技术显著提高钛合金耐蚀性,可以有效抑制有害离子的释放,提高钛合金的生物相容性。     

The effect of fluoride on the electrochemical behavior of Ti and some of its alloys for dental applications

Titanium is the best metal for making dental implants and restorations. In the last decade, new titanium alloys have been developed in different areas of dentistry. Concurrently, treatments using fluoride supplementation, such as odontology fluoride containing gels, have also been widely used in odontology. The aim of this study is to investigate the electrochemical behaviour of a new titanium alloy containing Cu and Ag, in fluoride‐containing media, and compare it with the behavior of Ti and Ti6Al4V, which are used frequently as biomaterials. Open circuit potential, polarization resistance and electrochemical impedance spectroscopy measurements revealed that the corrosion resistance of titanium and its alloys is controlled by the fluoride ion concentration and the pH of the solution. The presence of F^? ions in neutral solution does not hinder the formation of a protective layer of Ti and its alloys. Thus, the corrosion resistance of Ti is maintained in this medium. However, the corrosion of Ti and its alloys are enhanced in an acidic environment, because F^? ions in the solution combines with H⁺ ion to form HF, even in low fluoride concentration.     

Influence of Electropolishing and Magnetoelectropolishing on Corrosion and Biocompatibility of Titanium Implants

Titanium alloys are playing a vital role in the field of biomaterials due to their excellent corrosion resistance and biocompatibility. These alloys enhance the quality and longevity of human life by replacing or treating various parts of the body. However, as these materials are in constant contact with the aggressive body fluids, corrosion of these alloys leads to metal ions release. These ions leach to the adjacent tissues and result in adverse biological reactions and mechanical failure of implant. Surface modifications are used to improve corrosion resistance and biological activity without changing their bulk properties. In this investigation, electropolishing and magnetoelectropolishing were carried out on commercially pure titanium, Ti6Al4V, and Ti6Al4V-ELI. These surface modifications are known to effect surface charge, chemistry, morphology; wettability, corrosion resistance, and biocompatibility of these materials. In vitro cyclic potentiodynamic polarization tests were conducted in phosphate buffer saline in compliance with ASTM standard F-2129-12. The surface morphology, roughness, and wettability of these alloys were studied using scanning electron microscope, atomic force microscope, and contact angle meter, respectively. Moreover, biocompatibility of titanium alloys was assessed by growing MC3T3 pre-osteoblast cells on them.     

TC4合金表面全方位离子注入Ag的耐摩擦磨损和抗腐蚀性能

为改善TC4合金表面的耐磨性能和抗腐蚀性能,用等离子体浸没离子注入(PIII)技术在合金表面注入不同剂量的金属银.采用XRD、XPS、AES等方法分析改性层的元素浓度分布和化学组成,研究Ag离子注入后试样表面的耐摩擦磨损性能、抗腐蚀性能、纳米硬度和弹性模量.结果表明,表面改性层中主要存在Ag相,同时含有少量的TiAg;处理后注入剂量为1×10~(17) ions/cm~2试样的纳米硬度和弹性模量分别提高62.5%和54.5%;磨损面积减小57.6%;摩擦系数由基体合金的0.78下降到0.2.在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度明显减小,耐蚀性得到了显著改善.     

可降解医用镁合金耐腐蚀性能研究进展

本文针对可降解吸收的医用镁合金的耐腐蚀性较差、在临床上的应用受到了很大的限制的问题,介绍了3种典型医用镁合金耐腐蚀性能的变化和近几年有关可降解医用镁合金的腐蚀研究进展,总结了研究可降解医用镁合金耐腐蚀性能的实验方法和结果。结论是未来医用镁合金既要充分发挥其可降解吸收的优点,又要把控好在人体服役期间的降解速度。     

钛合金表面GO/纳米ZnO复合涂层的制备及性能

为了有效解决生物医用钛合金长期植入人体后,易发生细菌感染和面临有害金属离子释放的问题,采用水热反应和涂覆方法,分别在聚多巴胺(PDA)预处理的Ti6Al4V合金表面制备了氧化石墨烯涂层(GP/T)和氧化石墨烯/纳米氧化锌复合涂层(GZP/T)。系统分析了2种涂层的物相结构、微观形貌及其在林格氏液中的耐腐蚀性能和在大肠杆菌环境中的抗菌性能。结果表明:聚多巴胺发挥“双面胶”桥接作用,有效增强了涂层与基底间的化学键合;GP/T涂层抗菌率随着GO浓度增大而增大;GZP/T纳米复合涂层相较Ti6Al4V基材具有优异的耐蚀性,该复合涂层中ZnO起主要抗菌作用。     

Improving the properties of titanium alloys by ion implantation

Recent advances in the ion implantation process have shed light on the underlying mechanisms for improved surface properties of titanium alloys. Ion implantation of reactive species such as carbon or nitrogen creates hard-phase carbide or nitride precipitates which impart surface hardness to titanium alloys. Concurrently, the ion implantation process creates disorder in the surface of titanium and destroys the grain boundaries, and is responsible for lower friction of the surface. The ion implantation process duplicates shot peening on a microscopic scale and imparts compressive stress to the surface of the titanium, thereby improving high-cycle fatigue life of titanium components. Ion implantation also improves the resistance to corrosion and chemical etching of titanium surfaces.     

Corrosion resistance properties of AZ31 magnesium alloy after Ti ion implantation

Magnesium alloys have a wide range of applications in industry; however, their corrosion resistance, wear resistance, and hardness are rather poor, which limit their applications. Ti ion was implanted into the AZ31 magnesium alloy surface by metal vapor vacuum arc (MEVVA) implanter. This metal arc ion source has a broad beam and high current capabilities. The implantation energy was fixed at 45 keV and the dose was at 9 × 1017 cm?2. Through ion implantation, Ti ion implantation layer with approximately 900 nm in thickness was directly formed on the surface of AZ31 magnesium alloy, by which its surface property greatly improved. The chemical states of some typical elements of the ion implantation layer were analyzed by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), while the cross sectional morphology of the ion im-plantation layer and the phase structure were observed by means of scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The property of corrosion resistance of the Ti ion implanted layer was studied by the CS300P electrochemistry corrosion workstation in 3.5% NaCl solution. The results showed that the property of corrosion resistance was enhanced remarkably, while the corrosion velocity was obviously slowed down.     

镁合金表面耐蚀改性技术

镁及镁合金是一种极具发展潜力的轻质结构材料，但镁合金的耐蚀性较差，因此进行适当的表面处理以提高镁合金的耐蚀性能已成为目前研究的热点。微弧氧化、激光表面处理、离子注入、物理气相沉积(PVD)及等离子体注入沉积(IBAD)是近年来兴起的镁合金表面耐蚀强化新技术，这几种技术在处理镁合金耐蚀性方面已取得了一定的成果。综述了目前国内外应用这几种方法提高镁合金耐蚀性方面的研究现状，并展望了其应用前景。