鎂-碳離子注入醫(yī)用純鈦表面改性的研究.pdf

1、使用離子注入技術可以有效地改善醫(yī)用純鈦的表面性能和生物活性，從而為醫(yī)用純鈦更好地應用于臨床開辟了廣闊的前景。MEVVA源離子注入技術具有改性層與基體結(jié)合牢固、可添加不同離子而獲得所需表面特性、可控性和重復性好以及無污染等優(yōu)點，近年來受到廣泛的關注。 本文利用MEVVA源強流離子注入機將能量為40和60 keV，劑量為2.0×1017ions/cm2～6.0×1017 ions/cm2的C離子和能量為90 keV，劑量為2.0×1

2、017 ions/cm2的Mg離子，分別注入到醫(yī)用純鈦中。采用表面性能測試方法對注入前后材料表面的綜合性能(硬度、摩擦系數(shù)、耐磨性和耐蝕性)進行測量；利用TEM、SEM、XRD、XPS和EDS等分析手段對注入前后材料的表面形貌、注入元素的化學價態(tài)及表面物相等進行了分析;使用體外仿生法在Mg離子注入后的純鈦試樣表面沉積羥基磷灰石層，以表征Mg離子注入對醫(yī)用純鈦生物活性的改善作用；著重探討了Mg離子在羥基磷灰石沉積過程中的加速作用及沉積機理

3、。 實驗結(jié)果表明，Mg離子注入后在純鈦試樣表面有MgO/Mg(OH)2和Mg2TiO5生成；試樣表面的力學性能(顯微硬度和彈性模量)和在仿生環(huán)境中的耐腐蝕性能均有不同程度的提高；在SBF中浸泡168 h后，試樣表面生成了致密的羥基磷灰石，即Mg離子注入改善了純鈦的生物活性。通過對沉積機理的探討，表明Mg離子注入對純鈦表面沉積羥基磷灰石能力的改善是由于在浸泡過程中Mg離子從試樣表層逐漸溶出，引起試樣表面附近溶液局部電荷偏聚，使鈣、

4、磷離子在表面吸附形成局部鈣磷含量過飽和，促使鈣磷層形核。 C離子注入后純鈦試樣表面形成了TiC強化相，彌散分布在試樣表層；試樣表面的力學性能(顯微硬度和彈性模量)和抗磨損性能均有所提高，摩擦系數(shù)下降，在仿生環(huán)境中的腐蝕速度減慢，注入能量越高改性的效果越明顯，但注入劑量的影響并不明顯。在注入能量為60 keV、劑量為2×1017 ions/cm2時表現(xiàn)出最好的改性效果，此時試樣表面的顯微硬度和彈性模量分別提高了613％和95％：比