2023年1月(yue)， 安徽(hui)工业大学先进金属(shu)材(cai)料绿(lv)色(se)制备与表面技术(shu)教育部重点(dian)实验室(shi)张世宏(hong)教授(shou)团(tuan)队(dui)在(zai)《Corrosion Science》上发(fa)表(biao)了(le)医用(yong)钛(tai)合(he)金表面(mian)防护(hu)的(de)最新(xin)研究(jiu)成果。
医(yi)用钛(tai)合(he)金具(ju)有(you)密度(du)小、 比(bi)强度(du)高、 生(sheng)物(wu)相容性(xing)好(hao)和(he)耐(nai)腐(fu)蚀(shi)性优良(liang)等特(te)点， 是(shi)人(ren)体(ti)植(zhi)入体(ti)的(de)首(shou)选(xuan)材(cai)料(liao)， 但其(qi)长期服(fu)役(yi)于(yu)人(ren)体(ti)环(huan)境(jing)中(zhong)易产(chan)生(sheng)腐(fu)蚀(shi)磨损(sun)， 进而影响钛(tai)合(he)金(jin)植(zhi)入(ru)件(jian)的(de)功(gong)能。 物(wu)理气相(xiang)沉(chen)积(ji)(简称(cheng)PVD)技(ji)术所(suo)制(zhi)备的(de)氮化(hua)锆(gao)(ZrＮ)涂层具(ju)有(you)优异的抗(kang)磨(mo)性(xing)能和生(sheng)物相(xiang)容(rong)性， 使其成(cheng)为骨(gu)植(zhi)入件(jian)的重(zhong)要(yao)防护(hu)涂层(ceng)。 但(dan) ZrN涂层(ceng)中存(cun)在(zai)的柱(zhu)状晶(jing)界和(he)生(sheng)长缺(que)陷， 易为腐(fu)蚀(shi)介(jie)质的(de)渗透(tou)提供(gong)“通(tong)道”， 降低其耐(nai)腐(fu)蚀(shi)和抗腐(fu)蚀(shi)磨(mo)损性能(neng)， 限(xian)制(zhi)了(le)其在(zai)骨(gu)植(zhi)入件(jian)上的(de)进一(yi)步应用。
张(zhang)世(shi)宏(hong)教授研究(jiu)团队通(tong)过(guo)在ZrN涂层(ceng)中引(yin)入金(jin)属(shu)Zr层(ceng)， 形成(cheng) Zr/ZrN多(duo)层(ceng)涂(tu)层(ceng)， 降(jiang)低了(le)涂层柱(zhu)状晶(jing)界和生长(zhang)缺(que)陷， 进而(er)提(ti)高了(le)涂层在(zai)模拟人(ren)体溶液中的耐蚀(shi)和(he)抗(kang)腐(fu)蚀(shi)磨(mo)损(sun)性(xing)能(neng)。 研(yan)究(jiu)结(jie)果(guo)表明， 多(duo)层涂(tu)层(ceng)中(zhong)的 Zr 层可(ke)优(you)先(xian)形成ZrＯ２钝化(hua)膜， 且(qie)多(duo)层结构能够(gou)有(you)效抑(yi)制腐蚀介质(zhi)的(de)渗透， 使其具有良(liang)好(hao)的耐(nai)蚀(shi)性(xing)能。 同时(shi)， Zr 金(jin)属层的引入抑制了(le)磨(mo)损(sun)过(guo)程中的(de)裂(lie)纹扩展(zhan)， 进(jin)一(yi)步提升(sheng)了Zr/ZrN多层涂层(ceng)的(de)抗腐蚀(shi)磨(mo)损(sun)性能(neng)。
该(gai)研究工(gong)作揭(jie)示了腐蚀介质在(zai)多层(ceng)涂层中的渗(shen)透(tou)规(gui)律(lv)以及钛合金表(biao)面钝(dun)化(hua)膜的(de)形(xing)成(cheng)机理(li)， 阐明了腐蚀磨损过(guo)程中腐(fu)蚀(shi)介质(zhi)与(yu)裂纹(wen)的交互作用(yong)机制(zhi)， 可(ke)为Zr/ZrN多(duo)层涂(tu)层在(zai)医用(yong)钛合金表(biao)面防(fang)护的(de)进(jin)一(yi)步应用(yong)提(ti)供理论(lun)依(yi)据(ju)。
来(lai)源(yuan): 安(an)徽(hui)工(gong)业(ye)大学官(guan)网
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