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阳极氧化对钛表面着色及其性能研究

作者：刘美红 Publish: 2006-6-28 Hits:-

【中文题名】

阳极氧化对钛表面着色及其性能研究

【英文题名】

Coloring of Titanium by Anodic Oxidation Treatment and Surface Characteristics and Composition of the Anodic Oxide Films

【学科专业】

材料学

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-6-28

【中关键词】

医用金属材料,钛,钛合金,阳极氧化,着色,

【英关键词】

Biomedical metal materials,Titanium,titanium alloy,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>金属着色>

【论文摘要】

生物医用金属材料表面处理是医用材料工作者研究的主要领域。本实验对TA2型纯钛和TC4型(Ti-6Al-4V)钛合金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,并进行了初步的细胞相容性实验。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,合金元素、氧化时间、电解液成分都会对膜层色彩产生不同程度的影响。 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。表面形貌经SEM观察表明,TA2型纯钛表面生成了一层致密、光滑平整的氧化膜。该膜在一定程度上提高了基体的耐腐蚀性。细胞粘附实验表明阳极氧化表明形成的氧化膜能够提高基体的生物相容性。从研究结果来看,阳极氧化表面处理将颜色单一的钛及其合金提供了多种的色彩,增强其...

【论文题纲】

第一章绪论	8-21
1.1 生物医用材料	8-10
1.1.1 医用高分子材料	8-9
1.1.2 生物医用金属材料	9
1.1.3 生物医用陶瓷材料	9-10
1.1.4 生物医用复合材料	10
1.2 医用钛及钛合金	10-14
1.2.1 钛及钛合金的基本性质	10-11
1.2.2 生物医用钛及其合金应用现状和发展趋势	11-14
1.3 钛及其合金表面改性	14-16
1.3.1 钛及其合金表面改性的发展历史	14
1.3.2 提高表面活性	14-15
1.3.3 提高表面耐磨性	15-16
1.4 氧化着色工艺	16-19
1.4.1 氧化膜的发色机理	17
1.4.2 氧化着色方法	17-19
1.5 选题背景及研究内容	19-21
1.5.1 选题背景	19
1.5.2 研究内容	19-20
1.5.3 意义	20-21
第二章材料与实验方法	21-29
2.1 试验材料	21-22
2.1.1 基体材料	21
2.1.2 试验药品	21-22
2.2 实验设备	22-23
2.3 电解装置及电解液	23-24
2.3.1 电解装置	23
2.3.2 电解液	23-24
2.4 膜层的阳极氧化制备工艺过程	24-27
2.4.1 试样准备	24-25
2.4.2 表面阳极氧化处理	25-27
2.4.3 膜层的稳定与恢复	27
2.4.4 阳极氧化后真空热处理	27
2.5 膜层显微结构观察	27-28
2.5.1 扫描电镜(SEM)观察	27
2.5.2 X射线衍射(XRD)分析	27-28
2.5.3 X射线光电子能谱分析	28
2.6 TA2阳极氧化后的细胞毒性实验	28-29
2.6.1 实验过程	28-29
第三章试验结果与讨论	29-48
3.1 阳极氧化 TiO_2薄膜的生长动力学	29
3.2 脉冲电源和直流电源阳极氧化处理后氧化膜的颜色	29-30
3.3 材料对膜层颜色的影响	30-32
3.4 扫描电镜观察	32-34
3.5 工艺参数对膜层的影响	34-38
3.5.1 电压与氧化薄膜颜色及性能的关系	34-36
3.5.2 温度与膜层质量的关系	36
3.5.3 电流与氧化薄膜颜色及性能的关系	36-37
3.5.4 氧化时间对氧化膜颜色的影响	37
3.5.5 氧化后填充对膜层的影响	37
3.5.6 不同电解液对着色的影响	37-38
3.5.7 电解液浓度对着色的影响	38
3.5.8 样品的大小形状对着色的影响	38
3.6 热处理对氧化膜层颜色的影响	38
3.7 氧化膜层的 X射线衍射分析	38-40
3.8 氧化膜层的 XPS分析	40-42
3.9 阳极氧化处理后样品的细胞粘附实验研究	42-48
3.9.1 阳极氧化处理和未处理的样品的细胞数目	42-43
3.9.2 阳极氧化处理后与未处理的样品表面粘附细胞形态	43-46
3.9.3 细胞核蓝染后处理和未处理的样品对比照片	46-48
第四章结论	48-50
参考文献	50-54
致谢	54-55
攻读硕士期间所发表的论文	55

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.70789



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