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钛阳极氧化着色的应用

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-19  浏览次数:1335
核心提示:钛作为一种优质的植入人体材料,它的生物相容性和耐蚀性与其表面的氧化膜密切相关。
 

钛作为一种优质的植入人体材料,它的生物相容性和耐蚀性与其表面的氧化膜密切相关。阳极氧化是一种成本低且效果明显的电解处理方法。主要通过调节电压的大小,即可以控制钛金属表面钝化膜的厚度和颜色。TAz型纯钛植入材料在葡萄糖酸钠溶液中阳极氧化可以得到丰富的色彩,大大增强了植入材料的美观性和耐蚀性,是一种好的处理方法。

1.植入材料与处理工艺

(1)材料材料为工业纯钛材TA2,其化学成分见表4—23。

(2)工艺流程 钛材一表面抛光(打磨)一清洗一溶剂清洗一吹于一阳极氧化一水洗一沸水封闭一吹干一成品。

表4-23工业钛TA2的化学成分 单位:%

主要成分

    杂质元素(不大于)

    其他元素(不大于)

    Ti

  基体

 

  Fe

  0.30

 

    O

    0.25

 

    C

  0.10

 

    N

  0.050

}

    H

    0Ol0

 

    单个

    0.1

 

    总和

    0.4

 


注:其他元素一般包括Al、Sn、M0、Cr、Mn、Zr、Ni、Cu、Si。

(3)电解溶液及设备 电解溶液采用葡萄糖酸钠,浓度为50~1109/L,在常温(20~30。C)下,用直流稳压电源控制电压,不同的电压可得到不同颜色的氧化膜。

2.工艺参数对着色膜的影响

(1)电解着色处理对钛表面形貌的影响

基体退火后,空冷的金相显微组织。从图4—12可以看出,显微组织是由细小的a晶粒组成。图4—13和图4—14是退火状态下的TA2在25V和60V阳极氧化lomin后氧化膜的表面形态。与图4—12的基体组织表面形貌相比,阳极氧化处理后的表面比较均匀、致密、无晶界,而且表面显现出相当光滑。由此看出,阳极氧化可显著改变其外观,并提高其耐蚀性。

(2)控制电压对色泽的影响 在葡萄糖酸钠电解液中对TA2钛进行阳极氧化时,同样是由电压对颜色产生影响作用,膜层的颜色随电压的变化而变更。电压与颜色的关系见表4—24。

表4-24,钛氧化膜的颜色与电压的关系(25~30。C,10min)

电压/V

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    70

    75

    80

颜色

浅黄

金黄

茶褐

紫蓝

浅蓝

深蓝

灰黄

黄绿

金黄

黄红

淡红

紫红

紫蓝

蓝绿

深绿

黄绿

 

从表4—24可看到,电压每升高5V,颜色则有较明显的变化。颜色随电压变化是一种渐进的变化趋势。在低电压下氧化得到的颜色还可以在不加任何的处理下,重新在高电压下得到其他的颜色,而在高电压下得到的氧化膜则不能再在低电压下被重新着色。

(3)操作温度对膜层质量的影响 温度是影响着色膜层质量的重要因素,当电解液温度为25~30℃时,色膜的形成速度较快,所得的膜层质量好,但温度大于40℃以后,电压、电流都不稳定,膜层的均匀度和光洁度都下降,也就是由所生成的膜表面粗糙、疏松所致。

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