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1、中圖分類號TG174.453論文編號1006015-0171學(xué)科分類號430.15『密級TIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGY工程碩士學(xué)位論文DISSERTATIONNiTi合金微弧氧化陶瓷膜層的研究ResearchofCeramicCoatingonNiTiAlloyPreparedbyMicro-arcOxidation工程領(lǐng)域:材料工程作者姓名:馮電穩(wěn)指導(dǎo)教師:姜訓(xùn)勇副教授天津理工大學(xué)研究生部二〇_五年三月分類號：430.15密級：天津理工大學(xué)研究生學(xué)位論文NiTi合金微弧氧化陶瓷膜層的研究（申請碩士學(xué)位）學(xué)科專業(yè)：材料工程研究方向：材料表面工程作者
2、姓名：馮電穩(wěn)指導(dǎo)教師：姜訓(xùn)勇副教授2015年3月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchofCeramicCoatingonNiTiAlloyPreparedbyMicro-arcOxidationByDianwenFengSupervisorAssociateProfessorXunyongJiangMarch2015獨刳牲聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研宄成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過
3、的研究成果，也不包含為獲得天津理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位掄X作者答名：4筌孛日期：年]月?g學(xué)位論丈敕權(quán)使用援權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津理工大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編，以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)本和電子文件。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論丈作者答名導(dǎo)岬答名各孝￡1期：~Vi7丨f年}月El筌孛q期：年
4、^月摘要近等原子比的NiTi合金因具有形狀記憶特性、超彈性、耐磨性、耐腐蝕性等優(yōu)異性能而被應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中,作為醫(yī)用替代材料，NiTi合金表面不能和骨組織能形成化學(xué)建和，且將未處理NiTi合金植入生物體后,會釋放具有毒性的Ni離子，采用微弧氧化方法對NiTi合金進(jìn)行表面改性可以有效改善以上問題。本文在恒流模式下選取NaAlO2、Na2SiO3電解液對NiTi合金進(jìn)行微弧氧化處理，綜合研究了電解液成分和濃度、氧化時間對膜層質(zhì)量的影響，利用SEM、XRD、XPS、腐蝕試驗等方法研究了微弧氧化膜層的形貌特征，物相成分組成和耐腐蝕性等。實驗結(jié)果表明：經(jīng)微弧氧化改性的NiTi合金表
5、現(xiàn)出良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性。通過此方法探索了不同電解液成分下微弧氧化機(jī)理的區(qū)別。選取在NaAlO2電解液下，在恒流模式下對NiTi合金進(jìn)行微弧氧化處理，通電后試樣表層很快形成一層膜，隨著反應(yīng)進(jìn)行膜層厚度逐漸增加，表面粗糙度也增加，經(jīng)檢測初期膜層主要為Al2O3,且未發(fā)現(xiàn)Ni和Ti元素的化合物，研究表明NiTi合金在在NaAlO2電解液體系里主要靠電解質(zhì)的沉積作用，并且隨時間的增加，膜層逐漸增厚，且表現(xiàn)出起弧打火現(xiàn)象，在此條件下所制的膜層結(jié)合力特別差，在室溫下放置一定時間，膜層就會出現(xiàn)自然脫落現(xiàn)象。選取Na2SiO3為電解液，同樣在恒流模式下進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)在加載電流后很長一段時間
6、內(nèi)，表面變化不明顯，只是簡單發(fā)生陽極氧化過程，電壓隨時間變化分為兩個區(qū)域：緩慢增長區(qū)和躍增區(qū)，膜層表面形貌為粗糙多孔狀，滿足了與骨組織結(jié)合良好生物相容性特點，對初期絕緣膜層形成機(jī)制的探索，發(fā)現(xiàn)在開始很長階段，NiTi合金表面的Ni元素進(jìn)入到溶液的速度大于Ti，使得表面出現(xiàn)留Ti失Ni的現(xiàn)象，并且Ti在外加電流作用下發(fā)生陽極氧化，形成初期的絕緣膜層，為后續(xù)微弧氧化的發(fā)生創(chuàng)造了條件，后期溶液中的溶質(zhì)Na2SiO3參與到反應(yīng)中，并且加劇了反應(yīng)的進(jìn)行，實驗中表現(xiàn)出電壓隨時間變化趨勢出現(xiàn)躍升變化現(xiàn)象，實驗中還對比了不同濃度Na2SiO3對膜層厚度，表面硬度等影響，以此探索出比較優(yōu)異的工
7、藝參數(shù)。經(jīng)過微弧氧化表面改性的的NiTi合金，其表面的耐腐蝕性明顯提高，并且有效的抑制了Ni離子的釋放，尤其在不同濃度Na2SiO3電解液處理的試樣的動電位極化曲線表明，耐腐蝕性不是隨濃度增加一直增強(qiáng)的，在42g/LNa2SiO3時膜層耐腐蝕最好，相比基體材料，處理后試樣的自腐蝕電流密度降低兩個數(shù)量級，腐蝕電位提高0.3V,處理后的試樣Ni離子溶出量降低幅度很大。關(guān)鍵詞：NiTi合金微弧氧化陶瓷膜層機(jī)理耐腐蝕性AbstractThenearlyequiatomicNiTialloyhasbeenwide
