介绍Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr (TNTZ)是作者开发的用于生物医学应用的低模量钛合金[1]。与用于生物医学应用的传统Ti-6Al-4V ELI相比，TNTZ显示出更强的生物和机械生物相容性。钛合金，甚至是TNTZ，都没有生物活性。为了提高钛合金的生物相容性，通常需要与生物活性陶瓷如羟基磷灰石(HAP)进行杂交。HAP的改性方法有等离子喷涂、碱处理、电化学处理、浸渍等多种。其中碱处理工艺[3]或电化学处理工艺[4]对TNTZ有利，因为基体不需要高温加热，导致组织变化和力学性能退化。目前尚不清楚在TNTZ上形成HAP的电化学处理条件。 用TNTZ进行各种改变的电化学处理方法。在本研究中研究了在TNTZ上形成HAP的电化学处理方法的适当条件。 实验程序在本研究中使用了直径为10mm和2级纯钛（CP-Ti）的TNTZ的圆形条。在1063K处理的TNTZ棒溶液3.6 ks，然后进行水猝灭。通过将其在1023 k下加热3.6 ks并随后的空气冷却来退火CP-Ti棒。 将厚度为2.0mm的磁盘样品从热处理的条加工。使用可以硬化的导电银浆料将铜线粘合到盘样品的一侧，并且圆盘样品的另一侧被除测试区域以外的环氧树脂覆盖。通过使用高达＃600的防水磨料纸湿抛光，然后在甲醇中进行超声波清洗，然后在空气中干燥。将嵌入环氧树脂中的盘样品进行电化学处理，其中阳极处理在0.1 kmol / m的电解质中进行阴极处理3.硝酸钙（CA（没有3.）2)解决方案。CP-Ti或TNTZ为作用电极，Pt为对电极。阳极处理在7.5 V、3.6 ks下进行。阳极处理后再进行阴极处理，形成氢氧化钙前兆诱导hap的形成;它在-1.0V，-2.0 V和-3.0V下进行为0.9 ks。 使用蒸馏水清洁嵌入在进行电化学处理的环氧树脂中的盘样品，然后将它们与环氧树脂分离。从环氧树脂去除后，将盘样品浸入模拟体液中：SBF（NA+：142.0，k+：5.0，mg2 +：1.5，CA2 +: 2.5, Cl- - - - - -：148.8，HCO3.- - - - - -：4.2，HPO4- - - - - -;1.0，所以42 -：0.5，mol / m3.），由Kokubo等人开发。[3]并称为Kokubo溶液的命名，它们也单独浸入1.5SBF中，其浓度为SBF的1.5倍。这里，用三 - （羟甲基）氨基甲烷缓冲SBF和1.5SBF的pH和温度（（CH）2哦）3.CNH.3.和盐酸为310K。SBF中的浸渍时间为21.6,43.2,86.4,259.2和1209.6 ks。1.5SBF中的浸渍时间为21.6,43.2,86.4和259.2 ks。浸渍后，将试样在313k的空气中干燥3.6ks。 上述电化学处理过程的流程图，样品制备和设备在图1中示意性地示出。2020欧洲杯下注官网 
图1．电化学处理过程的示意图． 使用薄膜X射线衍射仪（XRD），扫描电子显微镜（SEM），能量分散，分析样品后试样的表面和浸渍处理。光谱学（EDS）用溅射和螺旋钻电子光谱（AES）以确定每个元件的深度轮廓。 结果和讨论电化后试样表面变化emical治疗经阳极处理后CP-Ti试样表面的EDS和AES检测氧含量大于TNTZ。CP-Ti阳极处理前后氧含量分别为10.6%和26.4%，而TNTZ阳极处理前后氧含量分别为13.0%和22.0%。因此，氧(O)扩散到CP-Ti和TNTZ试样中，并在试样表面形成氧化物。EDS分析结果表明TiO2主要形成在CP-TI标本的表面和TIO的表面上2,注2O2，Ta.2O3., ZrO2主要形成在TNTZ样本的表面上。含有复杂氧化物的可能性，特别是在TNTZ样本的表面上形成。需要进一步研究以确定形成哪种复合氧化物。在使用AES评估的阳极处理之前和之后CP-Ti和TNTZ样本的表面附近的每个元件的分布在图2和3中示出，其中使用溅射率评估溅射深度SIO 30 nm / min2．阳极处理前后，CP-Ti试样表面形成的氧化层厚度分别为5 nm和50 nm左右，而TNTZ试样表面形成的氧化层厚度分别为5 nm和70 nm左右。 （a）在阳极氧化之前 
（b）阳极氧化后 图2．AES.CP-Ti表面(a)阳极氧化处理前和(b)后的结果。 （a）在阳极氧化之前 
（b）阳极氧化后 图3.．TNTZ表面(a)前(b)后的AES结果阳极氧化治疗。 阴极处理后试样表面改变每次阴极处理后，CP-Ti和TNTZ样品的整个表面都密集形成了氢氧化钙的多边形晶体。在-2.0 V等阴极处理下，CP-Ti和TNTZ样品表面形成的氢氧化钙层厚度分别为20 μm和15 μm。因此，CP-Ti试样上的氢氧化钙层要比TNTZ试样上的厚。 标本冲浪SBF浸泡后的ace变化通过在SBF中浸入21.6ks和86.4ks的SBF中，在CP-Ti和TNTZ样本的表面上部分地形成连续的球形产品。此外，通过浸渍604.8ks，这些球形产品在CP-Ti样本的整个表面上均匀地形成;然而，它们仍然通过浸渍604.8 ks在TNTZ样本的表面上部分地形成。通过在SBF中浸入TNTZ样本的整个表面上形成的球形产品，延伸超过1209.6ks。 图4和5显示了在电化学处理之后各次在SBF中浸渍在SBF中的CP-TI和TNTZ样本的表面的XRD曲线。除了基质的峰之外，在CP-Ti的浸渍时间上以超过259.2ks的浸渍时间，可以在样品的表面上观察到Hap的峰值，除了基质的峰之外，TNTZ的604.8ks。随着浸渍时间的增加，HAP的峰变得更加明显。在SBF中的上述浸渍后，在CP-Ti和TNTZ样本的表面上形成的球形产品实际上是Hap。通过浸入电化学处理之后通过浸渍在SBF中延伸超过1209.6ks的周期，可以在TNTZ样本的整个表面上形成HAP。电化学处理过程适用于改性TNTZ表面以形成HAP。在电化学处理过程的情况下，TNTZ样本表面上的HAP的可成形性小于CP-TI样本表面上的含量小。 
图4.．在SBF中浸入（a）的CP-TI标本XRD型材21.6 ks，（b）43.2 ks，（c）86.4 ks，（d）259.2 ks，（e）604.8 ks和（f）209.6 ks． 
图5.．在SBF中浸入（A）的TNTZ标本的XRD型材21.6 ks，（b）43.2 ks，（c）86.4 ks，（d）259.2 ks，（e）604.8 ks和（f）1209.6 ks． 形成的氢氧化钙的成形性和形成的氢氧化钙通过电化学处理方法在SBF中形成HAP的状态，认为在阴极治疗期间在样本表面上形成的氢氧化钙的量。如上所述，在TNTZ样本上形成的氢氧化钙层的厚度实际上是通过在-2.0V的阴极处理的CP-Ti标本上小于-2.0V的0.9 ks，以及TNTZ上的成形性标本小于CP-TI标本的样本。研究了HAP在TNTZ样本上的可成形性，因为改变施加的阴极处理的电位不同地改性在TNTZ样本表面上形成的氢氧化钙层的厚度。在这种情况下，使用1.5SBF溶液，以定量地研究HAP在相对短的时期的可成形性。 图6显示了在-1.0V，-2.0V，-3.0V的阴极处理后CP-Ti和TNTZ样本的表面附近的横截面的SEM显微照片，〜3.0V，持续0.9ks。形成的氢氧化钙层的厚度上表面的表面在-1.0 V、-2.0 V和-3.0 V时的CP-Ti试样分别为5.5 μm、20 μm和40 μm左右，而在TNTZ试样表面的CP-Ti试样分别为3.8 μm、15 μm和20 μm左右。在阴极处理过程中，氢氧化钙层的厚度随外加电位的减小而增大。 
图6.．SEM标本附近的横截面的SEM显微照片的CP-Ti和TNTZ样品后（a）和（e）的阴极治疗方法-1.0V，（b）和（f）-2.0v，和（c）和（g）-3.0v为0.9 ks。 图7显示了SEM显微照片表面的表面CP-TI和TNTZ样品在1.5SBF后浸入21.6 ks，43.2 ks，86.4 ks，259.2 ks，在-2.0 v后在-2.0 v作为代表结果的0.9 ks。CP-Ti的表面被Hap部分覆盖，用于浸渍次数以下43.2 ks，而CP-Ti的整个表面被Hap浸渍时间覆盖86.4ks。TNTZ样本的表面部分地被HAP浸渍时间部分覆盖，低于86.4ks，而TNTZ样本的整个表面被HAP覆盖，以浸渍259.2ks。由Hap未发现的表面被认为是图4和5中所示的X射线分布的样本的裸露表面。 
图7.．SEM显微照片曲面的表面CP-Ti和TNTZ样品在1.5 SBF中浸泡(a)和(e) 21.6 ks， (b)和(f) 43.2 ks， (c)和(g) 86.4 ks， (d)和(h) 259.2 ks后，在-2.0 V阴极处理0.9 ks．
在浸入1.5SBF的CP-Ti和TNTZ样本的表面上形成的Hap的面积分数在表1中，在各种施加电位下的阴极处理后的各个时分在表1中列出。在CP-Ti和TNTZ样本的表面上形成的Hap的面积分数是当在-2.0V的阴极处理在-2.0V的情况下最大。在该阴极电位下，Hap覆盖整个表面所需的过程时间是86.4 ks对于CP-TI标本和TNTZ样本的259.2 ks。比较在3.3节中提到的SBF的情况下获得的结果，HAP的成形性在1.5SBF中比SBF更高。除了浸渍时间为259.2ks的浸渍时间外，阴极处理的区域级分数小于-2.0V的阴极处理。在-3.0V的电位下形成的氢氧化钙层的厚度大于如上所述的-2.0V的电位的厚度。因此，在-3.0V层的电位下形成的氢化钙层所需的额外时间溶于SBF。这导致与-3.0V的电位相比，在-3.0V的电位相比，在-2.0V的电位的面积上相比，HAP的势较小。因此，最有效的阴极治疗潜力在CP的整个表面上形成HAP-ti和TNTZ样本是-2.0 V.在-2.0V的阴极处理后，在-2.0V下浸入1.5SBF的CP-Ti和TNTZ样本上形成的HAP的厚度为-2.0V，达到0.9ks，约为14μm和9.5分别为μm。形成在TNTZ样本的表面上形成的氢氧化钙层的厚度小于CP-TI标本。形成在-3.0V的TNTZ样本表面上形成的氢氧化钙层的厚度在-3.0V下浸入1.5SBF的259.2ks约为20μm。通过在-3.0V的阴极处理，可以控制在TNTZ样本的表面上形成的氢氧化钙层的厚度与在-2.0的阴极治疗的CP-TI样本表面上形成的厚度相同V。即使对于氢氧化钙层的厚度，TNTZ样品也具有HAP与CP-Ti的较差性。TNTZ样本的这种劣质成形性不依赖于氢氧化钙层的厚度。纯钛[4]中HAP的沉积机理如图8和图9所示。该工艺适用于本研究中的CP-Ti。TiO的形成2氧化物被认为是形成HAP的关键点之一。对于TNTZ样本，其他氧化物如NB.2O2，Ta.2O3., ZrO2除了TiO之外还形成2．与TiO相比，这些氧化物可能更稳定2．最后，与CP-Ti相比，TNTZ样本的羟基的量可能较少。然而，本状态不能提及在TNTZ标本中形成HAP在TNTZ标本中形成的明显机制。由于样品表面的性质，在样品上形成的氧化物层，或羟基的量。需要进一步调查以澄清此问题。 
图8.．电化学法生成氢氧化钙层示意图。 
图9.．SBF溶液中磷灰石形成的示意图。 表格1．CP-Ti和TNTZ样本表面上的HAP面积分数（％）。
|
CP-Ti |
21.6 |
14.1 |
19.9 |
11.2 |
43.2 |
34.4 |
93.0 |
78.7 |
86.4 |
70.9 |
100. |
94.3 |
259.2 |
100. |
100. |
100. |
TNTZ. |
21.6 |
0.0 |
0.0 |
0.0 |
43.2 |
8.2 |
32.4 |
17.4 |
86.4 |
31.3. |
71.5 |
63.5 |
259.2 |
69.9 |
100. |
100. |
结论对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr (TNTZ)和纯钛(CP-Ti)进行了不同条件下的阳极氧化和阴极极化的电化学处理硝酸钙解决方案。然后将处理过的合金和纯钛浸入模拟体液（SBF）和1.5SBF中，其中组分的浓度为SBF的1.5倍。通过与CP-Ti的比较来检查在合金上形成的HAP的表征和形态。获得了以下结果。 （1）电化学处理过程有效地在TNTZ表面的SBF中形成HAP;然而，HAP对TNTZ上的成形性差不多在CP-TI上的性。 （2）CP-Ti和TNTZ表面上的HAP的成形性比SBF在1.5SBF的表面上更高。 致谢提交人希望感谢NSERC，加拿大的财政支持。 参考1.M.Niinomi，T.Hattori，K. Morikawa，T.Kasuga，A.铃木，H. Fukui和S. Niwa，“生物医学应用的低刚性β型钛合金的发展”Mater。Trans。，43,12（2002）2970-2877。 2.M. Niinomi，“生物医学应用和医疗用品的钛合金最近的研发”，STAM，4（2003），445-454。 3.H. M. Kim，F.Miyaji和T. Kokubo，“效果”h吃T.在强夯一个成型一个TI的效力metal.我由一个lkali.T.Reatment“，J. Mater。SCI .: mater。在医学，8（1997），341-347。 4.A. Osaka, X. x Wang, S. Hayakawa和K. Tsuru，电化学氧化钛基上磷灰石仿生沉积Bioceramics，13（2000），263-266。 联系方式 |