两种表面改性方法对支架用钴-铬合金理化性能的影响

摘要

钴-铬(cobalt-chromium，Co-Cr)合金铸造支架可摘局部义齿目前被广泛应用于口腔修复领域。但义齿在行使功能时，Co-Cr合金会与周围复杂多变的口腔环境发生化学、电化学反应，引起腐蚀，释放出的钴、铬金属离子不仅影响材料性能，而且会对人体造成不同程度的影响，在欧美国家已有钴、铬元素致敏的报道。这种腐蚀反应的发生从修复体表面开始，所以为了改善材料的耐腐蚀性和生物相容性，各种表面改性技术应运而生，经表面改性处理的材料，既具有基体材料的力学性能和其它力学性能，又能由新形成的表面获得所需的特殊性能(如耐腐、耐磨与良好的生物相容性等)。本研究利用工业上成熟的镀膜技术在Co-Cr合金表面镀氮化钛(titanium nitride，TiN)薄膜，以提高其耐腐蚀性及生物相容性，并与口腔修复中广泛适用的镀金工艺进行对比研究。 第一部分 支架用钴-铬合金表面氮化钛和金薄膜的制备及其力学性能的测试 目的：研究Co-Cr合金表面镀TiN和镀金薄膜的制备及其力学性能。 材料和方法：运用多弧离子镀和电解镀金技术在Co-Cr合金表面分别镀薄层TiN和金薄膜，用X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)仪进行薄膜的物相分析，在金相显微镜下观察薄膜形貌，并通过划痕法和磨损实验测试膜一基结合强度及薄膜的耐磨性。 结果：两种改性方法均在Co-Cr合金试件表面形成一层致密、均匀、平滑的金黄色薄膜，XRD证实薄膜成分分别为TiN和金，TiN薄膜与基材结合力平均值为77N，而镀金薄膜与基材结合力均值仅为7N，同等磨损实验条件下，镀TiN试件的失重量显著小于镀金试件和未镀膜者(P<0.05)。 结论：在合适的工艺条件下，用多弧离子镀技术可以在牙科铸造支架用Co-Cr合金表面制备与镀金色泽相似、力学性能优于镀金层的TiN薄膜。 第二部分 两种改性方法对钴一铬合金电化学腐蚀行为的影响 目的：研究Co-Cr合金表面镀TiN薄膜和镀金薄膜后对其电化学腐蚀行为的影响。 材料和方法：通过电化学综合测试系统测试两种镀膜及未镀膜Co-Cr合金试件在人工唾液中的稳态自腐蚀电位(electric potential ofcorrosion，Ecorr)，从微机系统输入动电位扫描参数后记录其极化曲线，用系统软件进行线性极化拟合得出各试件的腐蚀电流密度(current dencity of corrosion，Icorr)和极化电阻(polarizationresistance， Rp)。 结果：镀膜试件的Ecorr、Rp均高于未镀膜者，而Icorr降低，其中，镀TiN试件的各项指数变化更明显。 结论：在Co-Cr合金表面镀膜可以改善其耐腐蚀性，TiN薄膜的耐蚀性更优于镀金薄膜。 第三部分 两种改性方法对钴一铬合金化学(浸泡)腐蚀行为的影响 目的：研究Co-Cr合金表面镀TiN薄膜和镀金薄膜后对其浸泡腐蚀行为的影响。 材料和方法：将两种镀膜和未镀膜试件分别浸入人工唾液，在37℃恒温下浸泡，在30、60、90天定量取浸泡的人工唾液10ml，采用原子吸收光谱法测定唾液中的钴离子含量，浸泡结束后，检测试件的重量变化。 结果：在三个时间点，镀TiN试件释出的钴离子量都显著小于镀金和未镀膜组，镀TiN组和未镀膜组试件浸泡前后的失重量显著小于镀金组(P<0.05)，而镀TiN组与未镀膜组试件的失重量无统计学差异(P>0.05)。 结论：在Co-Cr合金表面镀TiN膜可显著减少金属离子释出，提高其耐腐蚀性能，效果可靠，优于镀金。

目录

声明

前言

第一部分 铸造支架用钴—铬合金表面氮化钛和金薄膜的制备及其力学性能的测试

材料与方法

结果

讨论

结论

第二部分 两种改性方法对钴—铬合金电化学腐蚀行为的影响

材料与方法

结果

讨论

结论

第三部分 两种改性方法对钴—铬合金化学（浸泡）腐蚀行为的影响

材料与方法

结果

讨论

结论

小 结

参考文献

附 录

致 谢

文献综述