镍钛合金具有良好的生物相容性,在心血管系统、泌尿系统、肝胆系统、气管狭窄或软化塌陷、以及生殖系统和眼科都有广泛的应用,但镍钛合金在硬度、耐腐、以及镍离子溶出等方面还有很多不尽人意的地方。本文采用磁控溅射技术在镍钛合金片表面沉积制备氮化钛陶瓷薄膜,以期提高镍钛合金的各方面性能。 本文研究了薄膜的机械性能和摩擦学性能,包括薄膜表面的纳米硬度、摩擦系数、耐腐蚀性能等,研究了材料的镍离子溶出情况,最后对材料的生物相容性进行了评价。本文通过X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对材料及其镀层的表面的结构特征、微观形貌进行了分析研究:采用纳米压痕硬度计测试了材料及其镀层的显微硬度,用电化学腐蚀的方法检测了材料及其镀层在Hank’s人工模拟体液中的耐腐蚀性能;用电感耦合高频等离子体发射光谱(ICP—AES)测定了材料及镀膜后的材料在Hank’s人工模拟体液中的Ni离子溶出量;最后采用成纤维细胞、成骨细胞、血管平滑肌细胞等体外培养试验考察了材料及其镀层表面细胞的粘附、增殖、展布情况以及细胞的形态,对材料表面进行了较为全面的生物相容性评价。 纳米硬度测试表明:经镀膜修饰的样品比未镀膜的镍钛合金基底表面纳米硬度有很大提高,镍钛合金的纳米硬度约为6.5217GPa,而镀了氮化钛的材料硬度明显提高,达到约28.9855Gpa,提高了约4.44倍。 摩擦磨损测试仪测试结果表明:经镀膜修饰的样品摩擦系数比镍钛合金基底表面的摩擦系数大很多,说明镀膜的样品表面粗糙度比原基底要大,这更适合细胞的生长。 扫描电镜的结果更加有力的证明了上述结论,经镀膜修饰的样品表面放大1000倍后可观察到有密集的凸起颗粒,而相同倍数下原基底表面观察不到任何东西,只有光滑的表面。 光电子能谱分析结果表明,用磁控溅射的方法在镍钛合金表面成功制备
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