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表面处理对SLM-NiTi合金耐蚀行影响研究

摘要NiTi合金具有形状记忆效应和超弹性等独特性能且兼具生物相容性使其成为生物医用材料,如颌面或牙科种植体和介入血管支架。但受限于NiTi合金的机加工与焊接性能较差,采用传统方法难以制备具有复杂结构和形状的NiTi合金医用器件,限制了其应用。选择性激光熔化(SLM)技术可实现复杂结构NiTi合金器件的直接制造。但由于该技术制备材料表面粗糙度极高,且表面镍离子含量高易引起人体过敏反应,无法满足实际应用要求。因此,为推动SLM制备的NiTi合金器件在医用领域的应用,解决表面粗糙度高,镍离子释放速度快等难题。本文通过电解抛光工艺降低表面粗糙度和镍离子释放量;采用电泳沉积技术(EPD)在SLM-NiTi合金表面制备HA/TiO2复合涂层,以提高耐蚀性和生物相容性。<br>  (1)采用电解抛光表面处理方法,对SLM制备的NiTi合金表面粗糙度从9μm降低到0.04μm,达到国际医用植入物标准。室温下控制,采用酸类电解液于45V电压下电解抛光20min,实现了快速室温无毒表面处理方法。<br>  (2)在最佳抛光工艺下,研究电解抛光对SLM-NiTi合金表面性能的影响,并对比研究了铸造制备的NiTi合金相应行为。SLM-NiTi样品腐蚀电流密度是铸造制备NiTi合金的0.23倍,表面粘附细胞增加50%,镍离子离失量低于60%,且细胞毒性等级为0级,表现出良好的耐蚀性和生物相容性。<br>  (3)采用EPD和高温烧结技术在SLM-NiTi合金制备TiO2/HA复合涂层,TiO2涂层作为内层,HA涂层作为外层。该涂层为多孔疏松的针状带花结构,基体最外层存在富镍过渡区。涂层硬度为9.28GPa,基体与涂层之间结合紧密。HA/TiO2复合涂层在SLM-NiTi基底表面形成了阻隔层,耐蚀性增加。

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导师 邱萍
学位信息:
中国石油大学(北京) 材料科学与工程 材料科学与工程(硕士) 2022年
分类号 R318.08
发布时间 2024-03-01
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