激光表面重熔NiTi合金Hanks溶液中腐蚀及Ni离子溶出行为.pdfVIP

崔振铎 等：激光表面重熔NiTi 合金Hanks’溶液中腐蚀及Ni 离子溶出行为 111 激光表面重熔NiTi 合金Hanks’溶液中腐蚀及Ni 离子溶出行为* ∗ 崔振铎，朱胜利，杨贤金 （天津大学材料学院，天津 300072 ） 摘 要：近等原子比 NiTi 合金以其独特的形状记忆 种金属材料的耐蚀性，其中包括常用金属生物材料。 效应、超弹性和射线不透性等性能而成为制备植入体 以前的工作证明[6] ，NiTi 合金经过 LSM 处理后在盐 的理想材料。本文利用光学显微镜、电子显微镜、X 水溶液中的耐蚀性得到大幅度改善。 射线衍射、电化学极化测试、原子吸收光谱等研究了 本文应用LSM 技术对NiTi 合金分别在空气及氩 激光重熔 NiTi 合金的显微组织、表面特征、在人体 气中进行重熔处理，利用光学显微镜 （OM ）、扫描电 模拟液中的耐腐蚀性能和 Ni 离子溶出行为；结果表 镜（SEM ）、X 射线衍射（XRD ）、X 光电子能谱（XPS ）、 明激光表面重熔可以显著改善NiTi 合金在 Hanks’溶 电化学极化测试及原子吸收光谱 （AAS ）研究了重熔 液中的耐腐蚀能力，重熔层显微组织致密，夹杂物极 层显微组织、表面成分及结构、在37℃Hanks’溶液中 少。重熔层外表面TiO2 含量明显提高，试样在Hanks’ 的腐蚀行为以及Ni 离子溶出行为。 溶液中浸泡15 天后表面有Ca-P 层生成。 2 试验材料与方法 关键词：NiTi ；形状记忆合金；激光表面重熔；生物 材料；耐蚀性 本文实验材料为厚度2mm 的Ti - 50.8% （原子分 中图分类号：TG139.6 文献标识码：A 数）Ni 热轧板材，合金的相变温度为 150~273 K [ 12] 。 文章编号：1001-9731 （2004 ）增刊-0 111-06 LSM 处理前将材料裁剪为20 mm ×20 mm 的试样， 1 引 言 用 120 ＃水砂纸打磨抛光，在酒精中清洗 5min 后用 去离子水清洗，室温下干燥后待用。实验所用激光器 近等原子比 NiTi 形状记忆合金由于表面具有化 为连续波 2kW Nd-YAG 激光，处理过程中试样表面 学成分主要是 TiO2 及极少量 Ni[1] 的保护性氧化膜， 熔池分别采用空气和氩气遮盖，通气管中气体的流量 使其在人体环境中表现出较好的耐腐蚀能力及良好 为20 l/min 。考察不同激光功率(500~1500 W) 、激光 的生物相容性，这已经得到了许多研究[2,3] 的证实。 束直径(1~3 mm)及激光扫描速度(3~50 mm/s)对重熔 细胞与 NiTi 合金接触不会对细胞带来毒性作用、阻 带质量的影响，利用优选的激光处理参数通过搭接单 碍细胞生长等影响[4] 。不过，NiTi 合金与其它常用金 道重熔带获得完整的激光重熔表面，搭接率为50% 。 属植入材料如Ti 、Ti Al V 、Co-Cr 合金甚至是不锈钢 处理后的试样编号及对应的激光工艺参数如表 1