纯钛表面微弧氧化膜在模拟体液中的腐蚀行为

目的:研究在人工模拟体液中,纯钛表面微弧氧化膜的耐腐蚀性能。方法:在纯钛表面制备微弧氧化膜,利用扫描电镜、X射线衍射仪、表面粗糙度轮廓仪和电化学方法,分别观察其形貌特点、晶相结构、表面粗糙度,并测定其极化曲线。采用SPSS11.0软件包进行单因素方差分析。结果:微弧氧化处理后,纯钛表面生成微孔结构的氧化膜,微孔似火山丘状,直径约0.1～5μm。X射线衍射分析表明,膜层中含有金红石型、锐钛矿型二氧化钛及少量羟基磷灰石。微弧氧化后,试样表面粗糙度增加,轮廓算术平均偏差值(Ra)分别为(0.358±0.063)μm和(2.493±0.107)μm,微观不平十点高度值(Rz)分别为(2.662±0.628)μm和(16.519±1.028)μm。电化学实验表明,微弧氧化处理前后试样的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度分别为-0.358V、0.55μA/cm2和-0.255V、0.80μA/cm2。结论:经微弧氧化技术处理后,纯钛表面形成微孔结构的二氧化钛膜层,表面粗糙度增加。在模拟体液中,钛的耐腐蚀性能明显提高。     

处理时间对纯钛表面微弧氧化膜结构和特性的影响

目的研究不同处理时间对纯钛表面微弧氧化膜结构和特性的影响。方法根据处理时间将纯钛试件分成10、20、30和40 min共4组,通过微弧氧化技术制备纯钛表面氧化膜。使用扫描电镜(SEM)检测氧化膜的表面及横断面形貌,X射线能谱仪(EDS)检测氧化膜的元素成分,X射线衍射仪(XRD)检测氧化膜的晶相结构。结果微弧氧化处理后,钛表面形成微孔结构的氧化膜。10 min试样膜层厚度10μm,20 min、30 min和40 min试样的膜层厚度均达20μm。各处理时间组间的膜层Ca、P含量的差异无统计学意义(P>0.05)。微弧氧化膜的主要成分是金红石、锐钛矿和羟基磷灰石。结论利用微弧氧化技术在纯钛表面形成含羟基磷灰石的多孔氧化膜,在10⁴0 min处理时间内氧化膜的Ca、P含量与处理时间无关。     

微弧氧化法在纯钛表面生成含羟基磷灰石陶瓷膜的研究

目的：利用微弧氧化法在纯钛表面直接生成含羟基磷灰石的陶瓷膜。方法：通过微弧氧化技术,采用双相脉冲电源,以0．4mol／L醋酸钙和0．2mol／L磷酸二氢钠为电解液体系,设定脉冲频率为60Hz,正相电流密度为20A／dm^2,处理时间分别为5rain、10min、20min、30min、60min,在纯钛表面制备陶瓷膜。利用扫描电镜观察膜层的表面形貌,能谱仪分析氧化膜的元素组成,X射线衍射仪分析膜层的相组成,电涡流涂层测厚仪测量膜层的厚度。结果：以0．4mol／L醋酸钙和0．2mol／L磷酸二氢钠为电解液体系,经微弧氧化处理后,在纯钛表面形成含有Ti、O、Ca和P元素的微孔结构的氧化膜,该膜由锐钛矿型TiO2、金红石型TiO2及羟基磷灰石组成。随微弧氧化反应时间的延长,膜层增厚,膜层表面微孔孔径增大,数量减少,粗糙度增大。钛元素的相对含量减少,Ca、P元素相对含量增加,O元素变化不明显。钛、锐钛矿型TiO2和金红石型TiO2的衍射峰逐渐减弱,羟基磷灰石的衍射峰逐渐增强。结论：应用微弧氧化技术,以0．4mol／L醋酸钙和0．2mol／L磷酸二氢钠为电解液体系,在纯钛表面能直接生成含有羟基磷灰石成份的微孔结构的陶瓷膜。     

纯钛表面微弧氧化膜的耐腐蚀性研究

目的：探讨微弧氧化处理前后纯钛耐腐蚀能力的变化。方法：用微弧氧化电源在4枚纯钛试件表面制备微弧氧化膜，4枚未经微弧氧化处理的纯钛试件作为对照组，利用扫描电子显微镜观察两组钛试件形貌特点，用X射线衍射仪测量微弧氧化膜的晶相结构，利用电化学方法在模拟体液中测定两组钛试件的极化曲线和交流阻抗。结果：微弧氧化处理后，纯钛表面生成微孔结构的氧化膜，有晶相二氧化钛和羟基磷灰石生成。电化学实验显示，微弧氧化处理前后钛试件的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度分别为-0．358V、0．55μA／cm^2和-0．255V、0．80μA／cm^2。电化学阻抗谱证实拟合与实际测量结果一致。结论：经微弧氧化处理后，纯钛的耐腐蚀性明显提高。     

超细晶纯钛种植体表面微弧氧化处理的实验研究

目的:探讨微弧氧化技术用于超细晶纯钛表面处理的可行性。方法:通过微弧氧化方法在超细晶纯钛和普通纯钛(对照组)表面制备氧化涂层,然后测定各组材料表面氧化涂层的组成、厚度、粗糙度,并分析其表面形貌和涂层的结合强度。结果:通过微弧氧化在超细晶纯钛和普通纯钛表面形成的氧化涂层主要由O、Ti、P、Si、C组成,两组的各元素比例均无明显差异(P>0.05),两组涂层的表面形貌均为疏松多孔结构,超细晶纯钛组的涂层厚度为(7.833±0.771)μm,普通纯钛组(4.775±0.558)μm(P<0.05);超细晶纯钛实验组和普通纯钛对照组粗糙度值分别为(1.391±0.143)μm和(1.346±0.091)μm(P>0.05),涂层的结合强度分别为(23.900±1.267)N和(23.867±1.134)N(P>0.05)。结论:超细晶纯钛经微弧氧化处理后可在其表面形成疏松而多孔的氧化涂层;涂层表面的元素组成未发生改变,结合强度能满足临床中种植体使用的要求。     

纯钛种植体激光-微弧氧化表面处理对早期骨结合的影响

目的:对比机械光滑表面和经激光-微弧氧化处理表面的纯钛种植体的理化性能,及其对早期骨结合的影响。方法:将纯钛棒加工制作成16颗螺纹柱形种植体,对照组(光滑组)为机械加工光滑表面种植体8颗,实验组(激光-微弧氧化组)为经激光-微弧氧化处理种植体8颗。通过能谱分析仪(EDX)和扫描电镜(SEM)分析种植体表面性质,Veeco粗糙仪检测其粗糙度(Ra)。分别将16颗种植体随机植入新西兰兔的胫骨,4周后处死取样,处死前第13天和第14天皮下注射四环素,处死前第3和第4天皮下注射钙黄绿素,通过四环素-钙黄绿素双色标记示踪检测其矿化速率。将标本通过塑料包埋制作成不脱钙含种植体骨切片,观察种植体-骨界面的骨结合情况。结果:实验组表面可见较大级别微孔,基本与激光处理后一致,孔径约100μm,孔深40⁸0μm。种植体表面微弧氧化膜具有多微孔结构,微孔孔径约180μm。种植体表面微弧氧化膜具有多微孔结构,微孔孔径约1⁵μm,微孔内还可见更小级别微孔,孔径小于1μm。对照组种植体表面Ra值为0.179μm,实验组表面的微弧氧化膜Ra值为1.55μm。对照组只检测到Ti元素,实验组钛表面氧化膜层中含Ti、O、Ca、P元素。实验组的矿化速率和种植体与骨接触的百分率(OI值)均显著高于对照组(P<0.05)。结论:通过激光-微弧氧化表面处理,纯钛种植体表面形成多层次多微孔的微弧氧化膜,具有良好的生物相容性和骨引导性,能促进种植体骨结合。     

钛铌锆锡合金经微弧氧化后的理化性能的研究

目的:评价钛铌锆锡(TNZS)合金表面经微弧氧化(MAO)后的理化性能.方法:对钛铌锆锡合金试件表面进行微弧氧化处理,观察其表面形貌,分析膜层的相位和元素组成,检测膜层硬度、厚度、膜层以及基体的结合强度、表面能、表面粗糙度.结果:钛铌锆锡合金经微弧氧化处理可在其表面形成粗糙、多孔的氧化膜,氧化膜由Ti、O、Ca、P、Zr、Nb、Sn 7种元素组成,金相结构主要为锐钛矿相的TiO2:和金红石相TiO2,膜层硬度414 HV,厚度26μm,结合力32 N,表面能62.9 mJ/m2,表面粗糙度1.175μm.结论:经微弧氧化处理的钛铌锆锡合金表面性能发生改变,表面形成粗糙、多孔、结合紧密并富含钙磷元素的氧化膜,可能有利于提高合金的生物学性能.     

电解液钙磷比对微弧氧化法制备含钙磷氧化物膜结构的影响

目的:探讨在不同钙磷比的电解液中,利用微弧氧化技术在纯钛表面形成含钙磷氧化物膜的组成。方法:根据电解液中钙磷浓度比的不同,将纯钛试件分成A、B、C和D共4组,采用微弧氧化技术对各个试件作处理,使用扫描电镜(SEM)观察试件的表面形貌和X射线能谱仪(EDS)对试件的表面氧化层进行成分分析。结果:微弧氧化处理后,纯钛表面生成微孔结构的氧化膜,表面沉积物的元素组成主要是Ti、O、Ca、P等。经相关系数分析,电解液的钙磷浓度比与氧化膜的Ca、P含量相关,有统计学意义(P<0.05)。随电解液中Ca浓度的增加,表现为Ca和P元素的上升。除A组Ca/P比为1.26外,其它3组Ca/P比均在1.42～1.44之间。结论:利用微弧氧化技术能形成含钙磷的多孔氧化物薄膜,氧化物薄膜中钙磷含量与电解液中钙磷含量有关。     

电解液Ca,P浓度对纯钛表面微弧氧化膜结构和特性的影响

目的:研究电解液不同Ca,P浓度对纯钛表面微弧氧化膜结构和特性的影响.方法:根据电解液中Ca,P浓度的不同,将纯钛试件分成A,B和C共3组,通过微弧氧化技术制备纯钛表面氧化膜,D组作对照组.使用扫描电镜(SEM)检测氧化膜的表面及横断面形貌,用X射线能谱仪(EDS)检测氧化膜的元素成分,用X射线衍射仪((XRD)检测氧...     

低弹性模量钛铌锆锡合金阳极氧化膜的性能研究

目的：探讨新型医用钛合金Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn（TNZS）表面应用阳极氧化（Anodic oxidation,AD）技术进行改性的结果.方法：应用阳极氧化技术在TNZS钛合金片表面制备氧化膜层, 用扫描电镜（SEM）观察其表面形貌,能谱分析仪（EDS） 及X射线衍射仪（XRD） 分析其元素成分和晶相结构,用接触角测量仪分析表面能.结果：电镜观察表明TNZS钛合金阳极氧化膜是由大小不等的微孔组成,直径约0.1～5 μm.能谱分析证实阳极氧化膜由Ti、Nb、Zr、Sn、O、Ca元素构成.X射线衍射表明阳极氧化膜由锐钛矿型和金红石型二氧化钛组成,并且阳极氧化技术提高了TNZS钛合金的表面能.结论：阳极氧化技术可以改善TNZS钛合金的表面性能,提示可能有利于细胞的贴附生长.     

钛种植体阳极氧化的研究

如何对钛种植体进行表面改性,提高钛种植体表面物理性能、化学性能和生物性能一直是国内外学者研究的热点。钛表面阳极氧化技术可增加钛表面氧化膜厚度,增加表面粗糙度,增强耐腐蚀性和抗菌性,使钛表面着色。细胞黏附实验显示,经阳极氧化后的钛表面生物活性提高,骨结合能力增强。根据氧化条件的不同,阳极氧化又可以分为一般阳极氧化、微弧氧化、二氧化钛纳米管的形成。本文将对钛表面阳极氧化的研究进展做一综述。     

Electrochemical characterization and electrocatalysis of high valent manganese meso-tetrakis(N-methyl-2-pyridyl)porphyrin

Electrochemical oxidation of water-soluble manganese(III) meso-tetrakis(N-methyl-2-pyridyl)porphyrin (Mn^III(2-TMPyP)) generates stable Mn^IV and Mn^V porphyrins. Speciation of various oxidation states of the porphyrin are characterized by spectroelectrochemical methods. The acid dissociation constants (pK_as) for Mn^III(2-TMPyP)(H₂O)₂ are 9.6 and 10.7, respectively. Spectroelectrochemical results of the one-electron oxidation of Mn^III(2-TMPyP) exhibit different forms of oxomanganese(IV) porphyrin, depending on the pH of the solution and the applied potential. The pK_a for OMn^IV(2-TMPyP)(H₂O) is 10.5. The axial oxygen atom ligated to the Mn(IV) center is protonated in acidic solution (pK_a 3.4). Further one-electron oxidation generates dioxomanganese(V) porphyrin, (O)₂Mn^V(2-TMPyP), which is stable in alkaline solution at room temperature. No oxidation wave is observed in the cyclic voltammograms, indicating the slow heterogeneous electron transfer rate of these oxidation reactions. The electrogenerated dioxomanganese(V) porphyrin exhibits higher reactivity toward olefin oxidation than oxomanganese(IV) porphyrin in basic solutions.     

微弧氧化钛基种植材料对成骨细胞早期黏附的影响

目的：检测纯钛种植体材料微弧氧化（microarc oxidation，MAO）表面改性后的成骨细胞生物相容性，探讨微弧氧化技术在钛种植体表面改性中的价值。方法：在纯钛种植体材料表面用微弧氧化法制备羟基磷灰石陶瓷薄膜，将MAO改性钛种植体材料作为实验组Ⅰ，将纯钛表面阳极氧化改性处理的种植体材料作为实验组Ⅱ．并设立对照组Ⅰ（纯钛种植体材料）和对照组Ⅱ（即细胞直接生长在培养板上），分别进行扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射图谱分析（XRD）等检测，比较成骨细胞的黏附水平，对数据采用SPSS11．0统计软件包进行单因素方差分析。结果：MAO改性后生成粗糙、多孔的陶瓷薄膜层，与处理前电解液成分相比，钙磷比无显著改变。MAO改性钛组黏附的细胞密度显著高于其他组（P〈0．01），而对照组Ⅰ、Ⅱ的细胞密度无显著差异（P〉0．05）。结论：与阳极氧化表面改性材料相比，该钛基微弧氧化薄膜层能够显著促进成骨细胞的附着，具有良好的细胞相容性。     

Nanoporous gold particles modified titanium electrode for hydrazine oxidation

A nanoporous gold particles modified titanium electrode (Au/Ti) was prepared by using a hydrothermal method. Gold nanoparticles were stably immobilized on the Ti surface from a mixture of aqueous HAuCl₄/polyethylene glycol (PEG) to form a nanoporous network texture. Electrocatalytic activity of the Au/Ti towards hydrazine oxidation in 1 M NaOH solution was assessed utilizing cyclic voltammetry (CV), linear scanning voltammetry (LSV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). At the Au/Ti electrode, hydrazine oxidation in 1 M NaOH took place at a potential of −0.55 V (vs. Ag, AgCl) which was 0.53 V less than polycrystalline Au electrode. The Au/Ti electrode also presented much larger current density of hydrazine oxidation than Au electrode. Cyclic voltammetric responses of the Au/Ti electrode showed an irreversible electro-oxidation process of hydrazine. Linear plots of the reduction peak current density from the CVs of the Au/Ti vs. hydrazine concentration provided a potential detection of low concentration hydrazine. The kinetic parameters such as the number of electrons transferred in rate-determining step and total numbers of electrons involved in the hydrazine oxidation were determined using CVs and LSVs. CVs at the Au/Ti electrode also illustrated (relatively) weak interactions of hydrazine with electrode surface at all stages of the hydrazine oxidation process. Further, EIS data showed significantly high electrocatalytic activity of the Au/Ti electrode for hydrazine oxidation in alkaline solutions.     

微弧氧化AZ91D镁合金骨结合性能的研究

目的探讨微弧氧化(Micro-arc oxidation,MAO)AZ91D镁合金的骨结合性能。方法 8只新西兰大白兔随机分为2组,采用自身对照,完全随机化设计,于一侧股骨内植入MAOAZ91D镁合金试样作为实验组,另一侧相同部位植入纯钛试样作为对照组。分别于植入后4周和12周时各处死4只实验动物。制作不脱钙的带试样的硬组织磨片,进行甲苯胺蓝和亚甲基蓝-碱性品红染色,光镜观察材料与骨组织的结合情况。结果 4周时MAOAZ91D实验组成骨细胞数量较少,且形态不及纯钛对照组排列规则;12周时MAOAZ91D组与纯钛对照组成骨细胞数目接近且排列也较规则;材料与骨组织结合紧密。结论微弧氧化AZ91D镁合金具有较好的骨结合性能。     

钛种植体表面微弧氧化处理后的生物力学及组织形态学研究

目的对表面微弧氧化(MicroarcOxidation ,MAO)处理后的纯钛种植体进行动物种植实验研究,评估改进的MAO工艺应用于钛种植体的实际效果。方法建立犬下颌缺牙模型,设计纯钛材料种植体,分别经两种MAO处理(MAO - 1和MAO - 2 )后,植入犬下颌骨,采用拉出测力实验、扫描电镜观察、种植体-骨界面X射线能谱扫描的研究方法,对植入3、6、12周种植体的生物力学稳定性及界面特点进行评价,以未经处理纯钛种植体作为对照,实验数据以SPSS软件进行统计分析。结果各组种植体的骨结合力随时间逐渐升高,在所测试的3个时间点内,各组间的骨结合力都有明显统计学差异,MAO - 1组>MAO - 2组>纯钛对照组;X射线扫描结果表明,MAO处理后的种植体-骨界面附近钙磷含量较高,提示新生骨基质钙化良好。结论MAO处理工艺可以提高种植体表面氧化层的生物活性,纯钛种植体经改进的MAO处理后的可以进一步缩短骨结合时间,提高骨结合力。     

经微弧氧化表面改性的钛铌锆锡合金的细胞相容性评价

目的:探讨采用微弧氧化技术(micro-arc oxidation,MAO)处理钛铌锆锡合金(Ti -24Nb-4Zr-7.9Sn,TZNS)对成骨细胞在其表面生长的影响.方法:采用MAO方法处理TNZS,利用扫描电镜、表面轮廓测量仪和接触角测量仪,分别研究其形貌特点、表面粗糙度和表面能大小;将原代培养的成骨细胞接种于材料表面,培养1、4、7、10 d,扫描电镜观察成骨细胞在不同表面上粘附形态的变化,并用MTT法对各组细胞培养数量进行定量检测.结果:微弧氧化处理在材料表面形成了一层多孔、粗糙、凸凹不平的氧化膜,试样的表面粗糙度和表面能较未处理组均增加(P<0.05);成骨细胞培养结果表明,在两组材料表面细胞均生长良好,扫描电镜观察细胞为多边形,胞浆丰富,有多个伪足突起呈分化表型,统计学分析结果显示,在各个时间点上,实验组(MAO-TNZS)细胞数量较对照组高,差异有显著性(P<0.05).结论:经微弧氧化处理的钛铌锆锡合金,具有良好的成骨细胞相容性,在体外细胞培养的环境下,有利于细胞的附着和增殖.     

微弧氧化法制备不同浓度含锌涂层表面特征及抗菌性能的研究

目的 用微弧氧化法在纯钛表面制备不同浓度含锌涂层,比较其表面形貌、元素分布及抗菌性能。方法 实验共分5组,抛光后纯钛作为对照组（CP组）,未添加锌为无锌组（N-Zn组）,根据引入不同浓度锌分为低锌组（L-Zn组）、中锌组（M-Zn组）、高锌组（H-Zn组）;扫描电镜及能谱仪观察各组涂层表面形貌、元素分布;贴膜法测定涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制效果。结果 ①扫描电镜观察：CP组表面无孔洞结构,成沟槽形,4组实验组表面出现空洞结构,呈火山口样,N-Zn组、L-Zn组组表面纳米孔直径200~300 nm,M-Zn组表面纳米孔直径100~200 nm,H-Zn组表面纳米孔直径50~100 nm;②能谱仪显示,与CP组、N-Zn组相比,L-Zn、M-Zn、H-Zn组涂层表面成功引入了锌元素,且原子比例依次增高,具有显著统计学差异（P<0.01）;③贴膜法实验结果：各组间菌落数相比,具有显著统计学差异（P<0.01）。结论 微弧氧化法制备的含锌涂层具有抗菌性能,抗菌性能随锌离子浓度升高而增强。     

阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管在钛表面改性中的研究进展

采用阳极氧化法在钛基体表面原位制备高度有序的二氧化钛（TiO2）纳米管阵列,探讨阳极氧化电压、次数、电解液种类、电解液浓度和电解液温度等对二氧化钛纳米管表面形貌的影响。相对于微米级表面,TiO2纳米管具有更好的促进体外矿化和促进成骨性,同时可作为生物载体负载生长因子和抗生素等载体。本文就此作一综述。