| 【中文题名】 | 医用钛合金表面阳极氧化研究 |
| 【英文题名】 | Study on Surface Anodic Oxidation of Medical Titanium Alloys |
| 【学科专业】 | 材料学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2004-7-19 |
| 【中关键词】 | 植入体,钛合金,阳极氧化,着色,, |
| 【英关键词】 | Implantation Materials,Titanium Alloys,Anodizing,Coloring, |
| 【分类导航】 | 工业技术>金属学与金属工艺>金属学与热处理>金属腐蚀与保护、金属表面处理>腐蚀的控制与防护> |
| 【论文摘要】 | 中文摘要
本实验对 TA2 型纯钛和 Ti-6Al-4V 这两种常用植入体材料的阳极氧化着色
工艺进行了研究，探讨了影响着色效果的因素。并用 XRD 和 XPS 研究了阳极氧
化膜的结构和表面元素分布，用 SEM 分析了膜层表面状态变化，并在模拟体液
中进行了耐蚀性测试。
研究结果表明：
电解电压是决定膜层颜色的主要因素，膜层颜色随电压的变化而产生相应的
改变。同时，氧化时间、合金元素、电解液成分及后期的热处理都会对膜层色彩
产生不同程度的影响，但基体试样的热处理状态对着色效果无明显的影响。
TA2 型纯钛的表面元素主要有 Ti、O、C 等，Ti-6Al-4V 合金表面元素则主
要是 Ti、O、C、Al 等，C 来自表面污染，O 一部分为污染，另一部分为晶格氧(和
Ti 形成氧化物)。XRD 分析表明，TA2 型纯钛和 Ti-6Al-4V 合金的阳极氧化膜为
非晶态的氧化钛，经过适当的热处理可转变为较稳定的晶态结构。
表面形貌经 SEM 观察表明，TA2 型纯钛和 Ti-6Al-4V 合金表面生成了一层
致密、光滑平整的氧化膜。该... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
3-4 |
|
ABSTRACT |
4-7 |
|
第一章 绪论 |
7-19 |
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1.1 生物医用材料 |
7-9 |
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1.1.1 生物医用金属材料 |
7-8 |
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1.1.2 医用高分子材料 |
8 |
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1.1.3 生物医用陶瓷材料 |
8 |
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1.1.4 生物医用复合材料 |
8-9 |
|
1.2 医用钛及钛合金 |
9-11 |
|
1.2.1 钛及钛合金的基本性质 |
9 |
|
1.2.2 生物医用钛合金应用现状和发展趋势 |
9-11 |
|
1.3 钛合金表面改性 |
11-13 |
|
1.3.1 钛合金表面改性的发展历史 |
11 |
|
1.3.2 提高表面活性 |
11-13 |
|
1.3.3 提高表面耐磨性 |
13 |
|
1.4 氧化着色工艺 |
13-16 |
|
1.4.1 氧化膜的发色机理 |
14-15 |
|
1.4.2 氧化着色方法 |
15-16 |
|
1.4.2.1 气氛加热氧化法 |
15 |
|
1.4.2.2 化学氧化法 |
15-16 |
|
1.4.2.3 阳极氧化法 |
16 |
|
1.5 选题背景及研究内容 |
16-19 |
|
1.5.1 选题背景 |
16-17 |
|
1.5.2 研究内容 |
17 |
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1.5.3 意义 |
17-19 |
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第二章 实验过程 |
19-26 |
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2.1 实验材料 |
19-20 |
|
2.1.1 基体材料 |
19 |
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2.1.2 实验药品 |
19-20 |
|
2.2 实验设备 |
20 |
|
2.3 电解装置及电解液 |
20-21 |
|
2.3.1 电解装置 |
20-21 |
|
2.3.2 电解液 |
21 |
|
2.4 膜层的制备工艺 |
21-22 |
|
2.4.1 试样的制备 |
21 |
|
2.4.2 表面阳极氧化处理 |
21 |
|
2.4.3 阳极氧化后真空热处理 |
21-22 |
|
2.4.4 膜层的稳定与恢复 |
22 |
|
2.5 膜层显微组织观察 |
22 |
|
2.5.1 金相显微组织 |
22 |
|
2.5.2 扫描电镜观察 |
22 |
|
2.5.3 显微硬度测试 |
22 |
|
2.5.4 X 射线衍射分析 |
22 |
|
2.5.5 X 射线光电子能谱分析 |
22 |
|
2.6 TA2 和 TC4 合金在人工模拟体液中的腐蚀行为研究 |
22-26 |
|
2.6.1 试样准备 |
23 |
|
2.6.2 实验装置 |
23-24 |
|
2.6.3 模拟体液成分 |
24 |
|
2.6.4 电化学腐蚀 |
24-26 |
|
第三章 实验结果与讨论 |
26-47 |
|
3.1 TA2 和 TC4 阳极氧化处理前后膜层的显微观察与分析 |
26-28 |
|
3.2 扫描电镜观察 |
28-29 |
|
3.3 材料对膜层的影响 |
29-30 |
|
3.4 工艺参数对膜层的影响 |
30-35 |
|
3.4.1 电压与氧化薄膜颜色及性能的关系 |
30-32 |
|
3.4.2 电流与氧化薄膜颜色及性能的关系 |
32-33 |
|
3.4.3 温度与膜层质量的关系 |
33 |
|
3.4.4 氧化时间对氧化膜颜色的影响 |
33 |
|
3.4.5 氧化填充对膜层影响 |
33-34 |
|
3.4.6 不同电解液对着色的影响 |
34 |
|
3.4.7 氧化膜的显微硬度 |
34-35 |
|
3.4.8 氧化膜的电绝缘性 |
35 |
|
3.5 热处理对膜层的影响 |
35-36 |
|
3.5.1 基体材料热处理状态对膜层性能的影响 |
35 |
|
3.5.2 热处理对膜层组织和结构的影响 |
35-36 |
|
3.6 膜层的 X 射线衍射分析 |
36-41 |
|
3.7 膜层的 XPS 分析 |
41-44 |
|
3.8 模拟体液中的腐蚀行为研究 |
44-47 |
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第四章 结论 |
47-49 |
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参考文献 |
49-52 |
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发表论文及参加科研情况说明 |
52-53 |
|
致谢 |
53 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.70467 |
