Ti-45Nb合金的微弧氧化:潜在的生物医学应用的表面特性和腐蚀行为
Emanoel C S Barboza1, Mayesk A Rocha1, Dario F Rocha2
1PostGraduate Program in Materials Science and Engineering, Federal University of Sergipe, Av. Marechal Rondon, s/n - Jd. Rosa Elze, São Cristóvão, Sergipe 49100-000, Brazil.
ACS omega
|December 1, 2025
概括
微弧氧化增强了Ti-45Nb合金表面的生物医学用途. 混合酸电解质处理显著提高了耐腐蚀性和表面性能,使其成为植入物的理想选择.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料工程 生物材料工程
- 表面化学 表面化学
背景情况:
- 贝塔合金,如Ti-45Nb,由于其优良的机械和生物相容性,显示出生物医学应用的潜力.
- 对Ti-45Nb合金的表面修饰技术,特别是微弧氧化 (MAO) 的研究是有限的.
- 优化表面特性对于提高生物医学植入物的性能和寿命至关重要.
研究的目的:
- 用不同的酸性电解质研究微弧氧化对Ti-45Nb合金表面的影响.
- 描述处理合金的表面形态,湿透性,表面能量和耐腐蚀性.
- 确定最佳的化条件,以改善Ti-45Nb在生物医学应用中的表面性能.
主要方法:
- 在Ti-45Nb合金表面上使用硫酸,酸和混合酸电解质进行了微弧氧化 (MAO) 处理.
- 表面特征包括扫描电子显微镜 (SEM),X射线衍射 (XRD),接触角度测量,表面能量分析和粗度测量.
- 电化学评估涉及开放电路潜力 (OCP),电动极化和电化学阻抗光谱 (EIS).
主要成果:
- MAO处理显著增加了表面粗度,具体影响Ra和Rt参数,具体取决于使用的酸.
- 湿度和表面能量得到了增强,其特点是分散性减少和极性成分增加.
- 酸和硫酸的联合处理导致了优越的耐腐蚀性,由稳定的OCP,较低的腐蚀电流密度和更高的阻抗值证明.
- 相当电路建模表明,混合酸处理形成了更具保护性和复杂的氧化物层.
结论:
- 用混合酸溶液 (H3PO4 + H2SO4) 进行阳极化,在提高Ti-45Nb合金的表面性能方面非常有效.
- 优化的MAO处理改善了表面粗性,湿透性,并显著提高了耐腐蚀性.
- 这些发现表明,修改后的Ti-45Nb合金表面对先进的生物医学植入物应用具有前途.
