酸蚀刻对钛医药材料纳米形态表面特性及活化能的影响

引言

由于商业纯钛(CP Ti)具有抗腐蚀性,并且具有合适的机械性能以及生物相容性,因此,目前一直被用作牙科植入材料。为了在临床手术中获得高水平的成功,CP Ti的表面质量和形貌是影响植入手术结果的比较关键的因素之一,近年来,它已成为主流和商业可用的植入产品。

英思特通过对金属使用不同的表面处理方法------盐酸蚀刻来进行表面改性。这种方法不会在金属表面产生孔隙,尽管HCl/H2SO4蚀刻产生了零星的孔,但这些孔并不明显。

表面改性技术与钛或钛合金相结合,可以保持钛或钛合金原有的耐腐蚀性和抗拉强度,从而提高种植体的临床效益。然而,关于蚀刻配方、浓度、温度和时间的详细参数的现有研究是有限的,并且已经提出的Ti金属蚀刻方法是实质上不同的。

实验与讨论

英思特使用圆形CP钛和钛合金盘用于验证表面特性,并用于本研究中的蚀刻实验。在线放电加工后,进行喷砂和磁力研磨以清洁磁盘表面。实验过程如图1所示。对CP Ti和Ti合金样品进行喷砂以使表面变粗糙,然后使用超声波振荡进行清洗。应用各种蚀刻机制来形成具有微米至纳米尺寸的孔的均匀表面。我们通过分析结果以研究工艺参数对粗糙度、表面形态。

图1:实验程序

为了了解各种酸对Ti/Ti-6Al-4V ELI的腐蚀速率,本文测量了10 min的失重,以获得不同温度和使用不同酸蚀剂时Ti/Ti-6Al-4V ELI的腐蚀速率,如图2图3所示。HF在室温下10分钟的蚀刻速率为9.28毫克/分钟。HCl对Ti-6Al-4V的蚀刻速率在室温下为0.078毫克/分钟,在BT下为0.834毫克/分钟,而H2SO4在BT下对Ti-6Al-4V的蚀刻速率在室温下为0.009毫克/分钟,在BT下为0.162毫克/分钟。

HCl在沸腾时对Ti的蚀刻速率在室温下为0.26毫克/分钟,在BT下为0.659毫克/分钟,而H2SO4在BT下对Ti的蚀刻速率在室温下为0.005毫克/分钟,在BT下为0.06毫克/分钟。在室温下,HCl和H2SO4的蚀刻速率非常慢。

我们通过使用HF对Ti的氧化物层进行预处理,从而不会导致增加Ti的蚀刻速率,显示出如果在喷砂后不久进行蚀刻过程,则在Ti上不会形成明显的TiO2层,因为TiO2可以溶解在HF、浓盐酸和热的浓H2SO4中。因此,这可能是由于TiO2在HCl中的抗蚀刻能力差造成的。

图2:Ti/Ti-6Al-4V ELI在不同腐蚀液中室温腐蚀后的重量损失比较

图3:不同蚀刻剂溶液对Ti/Ti-6Al-4V ELI的减重效果的比较

结论

本研究英思特成功探索了表面处理的工艺参数,如蚀刻速率、酸浓度、反应温度和反应时间,其较佳值可用于获得适合骨细胞生长的均匀纳米孔。我们测定了Ti/Ti-6Al-4V ELI在不同温度下用H2SO4或HCl腐蚀后的活化能。HCl或H2SO4在室温下的Ti/Ti-6Al-4V ELI蚀刻速率低,而HF表现出较快的蚀刻速率9.28毫克/分钟。喷砂后,酸蚀刻在短时间内发生,不需要在HF中蚀刻氧化层。

英思特通过对结果的分析表明,在沸腾的H2SO4或HCl中蚀刻Ti金属有助于纳米多孔结构的形成。由于Ti-6Al-4V是α + β晶相材料,其刻蚀速率不同,表面粗糙度的可变性更大。当在BT下用H2SO4腐蚀时,Ti-6Al-4V的活化能为88.96 kJ/mol。该研究还表明,与使用H2SO4时相比,使用浓液压酸的蚀刻对Ti产生了更好的表面改性效果。

相关推荐
与仪共舞11 小时前
罗德与施瓦茨SMBV100A功能概述
科技
byte轻骑兵12 小时前
【HID】规范精讲[20]: 蓝牙HID低功耗黑科技——Sniff Subrating如何让设备续航翻倍?
网络·科技·人机交互·hid·蓝牙键盘
luyu007_00714 小时前
AGV无人叉车无线充电厂家怎么选?鲁渝能源大功率无线充电方案解析
人工智能·机器人·能源·制造
葫三生14 小时前
多模态视角下的一部当代东方创世史诗 ——《论三生原理》?(扩版)
人工智能·科技·算法·机器学习·开源
AI医影跨模态组学15 小时前
Nat. Biomed. Eng(1区top,IF=26.6)上海科技大学钱学军团队:一种用于乳腺癌风险分层的多模态机器学习模型
人工智能·科技·深度学习·机器学习·论文·医学影像
半导体守望者16 小时前
MKS AX7665-02 手侧 通讯 输入输出 接口定义 DB25S 信号描述 LCD Readout
经验分享·学习·机器人·自动化·制造
久菜盒子工作室16 小时前
徕木股份经营分析
科技·学习
半导体守望者18 小时前
MKS Profibus-DP 接口等离子发生器Plasma Generators EIite
经验分享·笔记·机器人·自动化·制造
埃科光电20 小时前
埃科光电2.5D成像系统,破解精密制造微缺陷检测难题
图像处理·计算机视觉·制造·相机·机器视觉
天高云淡ylz20 小时前
NAT网关(二)NAT耦合器的隔离与通讯逻辑
网络·制造·ot