国内外学者对医用316L不锈钢的外表改性技能进行了很多研讨,常用办法包含以下几种。
1、机械处理
机械处理是指运用研磨和抛光等办法,去除基体外表钝化层或污染层,取得具有必定清洁度和粗糙度的外表,进步基体机械功用的办法。机械研磨常用办法首要包含喷丸、喷砂和球磨等。有研讨标明,机械研磨不仅能够进步医用316L不锈钢的机械功用还能够进步其生物活性。在外表改性的研讨进程中,机械处理常用于外表改性的预处理。石继红等运用外表机械研磨处理(SMAT)预先对316L不锈钢进行外表纳米化处理,后又进行退火处理,取得了硬度较高、耐腐蚀性较强的外表层。FelipeCemin等在不同的预处理(球磨和气体溅射)条件下,对奥氏体不锈钢的氮化影响进行了研讨,结果标明,机械研磨使晶体结构由奥氏体变为马氏体,气体溅射研磨发作了更优的平面(更紧凑的奥氏体结构),通过气体溅射预处理取得的氮化层厚度和硬度均得到必定程度添加,而通过球磨处理后得到的氮化层硬度虽有添加,却由于预处理进程中氧化层的呈现阻止了氮化层厚度的添加。
2、离子注入与离子束辅佐堆积法
离子注入是将所需元素电离,通过电场加快后打入基体外表,然后进步资料硬度及耐磨性的技能。离子注入技能不受传统合金化规矩约束,可控性较好,但注入层较薄,绕镀性较差,设备成本较高。离子束辅佐堆积IBAD是将离子的增强与溅射效果与气相堆积相结合的复合外表处理技能。IBAD可在低温条件下制备高温相、亚稳相和非晶态合金等新式功用薄膜。
Lei等运用等离子体源离子注入技能对医用1Cr18Ni9Ti和AISI316L不锈钢进行外表氮化处理,别离得到了厚度约为13um,氮浓度高达32%的单一高氮面心立方酌N相改性层。在温度37益,PH值别离为7.2和5.5的林格溶液中进行电化学极化实验时,未检测到不锈钢酌N相的点腐蚀。经氮化处理的不锈钢的点蚀电位变高,分为500mv和600mv,耐腐蚀功用得到进步。为了进步316L不锈钢在生物环境中的耐腐蚀性及灭菌功用,K.Meinert等别离运用离子束混合技能(IBM)和IBAD在其外表堆积贵金属和陶瓷层,由开路电位测试OPC可知,跟着Al2O3层厚度的添加,不锈钢基体在人体细胞外液的耐腐蚀功用增强,在贵金属(Au、Ag、Cu、Zn)与陶瓷的复合层中,Ag层的腐蚀速率最小,其它金属电偶腐蚀速率均较高,Al2O3/Ag层使316L不锈钢具有了杰出的耐腐蚀性及灭菌性,为了到达耐腐蚀及灭菌意图,Al2O3和Ag层厚度至少为1um和50nm。
3、离子镀
离子镀是指运用真空条件下由构成的离子通过电场效果在基片上堆积外表层的技能。常见办法首要包含蒸腾离子镀和溅射离子镀。刘成龙等运用电弧离子镀在316L不锈钢外表制备了耐腐蚀性较高的Ti/TiN层,样本的凝血时刻添加,血小板在样本外表的粘附效果受到约束,生物相容性得到进步。麻西群等运用电弧离子镀在316L医用不锈钢血管支架外表制备低粗糙度高密度的Fe/Pd磁性层,研讨标明,经外表改性的血管支架具有杰出的生物相容性,血管内皮再生得到促进,内膜增生得到抑制,下降了血管炎症的发作率。
4、溅射镀膜
溅射镀膜是指运用气体放电发作的等离子体炮击阴极靶材,使溅射出来的具有必定能量的粒子在基体外表堆积成膜的技能。溅射镀膜包含:磁控溅射、二级溅射、射频溅射、非对称沟通溅射等。溅射镀膜温度较低,工件变形小,但绕镀性较差,膜层与基体结合强度较差。
J.A.Berr侏os等运用非平衡磁控溅射办法在316L不锈钢外表别离制备厚度约为3um的TiN0.55、TiN0.65和TiN0.75薄膜,并对其疲惫特性进行研讨。结果标明,通过外表改性后的不锈钢疲惫寿数和疲惫极限取决于膜层中氮的含量,跟着氮含量的添加,不锈钢基片在屈从强度和疲惫功用有很大的进步。丁明惠运用射频磁控溅射技能在医用316L不锈钢外表别离制备三种慵懒薄膜TaxC1-x、TaCxN1-x和Ta(Ti)N,并对薄膜的力学功用、耐腐蚀性及生物相容性进行研讨。结果标明,制备工艺参数对三种慵懒薄膜的成分及微观结构有着显着影响,跟着基体温度升高、薄膜硬度升高和基体结合力进步,在N2与Ar流量比为2/18,基体温度为200益时,TaCxN1-x薄膜硬度高达32GPa。与316L不锈钢基体比较,三种慵懒薄膜的生物相容性及耐磨耐腐蚀性均有所进步,其中TaxC1-x薄膜的血液相容功用最优。
5、外表合金化
外表合金化技能是运用原子分散改动基体外表成分和微观结构的办法。外表合金化技能是金属强化的重要手法。张星等先运用等离子体外表合金化技能在316L不锈钢外表制备Ti涂层,后又别离对涂层进行氧化和氮化处理,别离得到Ti、TiO2和TiN的改性层,通过对不同涂层进行纳米力学功用测试与分析,三种涂层均进步了不锈钢基体的硬度及耐磨性且TiN涂层的效果为最佳。王鹤峰等将等离子体外表合金化技能与真空热氧化技能相结合,先在316L不锈钢外表制备了TiNx涂层,后又通过真空炉退火氧化得到接连致密的N-TiO2涂层,结果显现,涂层中钛和氧元素的梯度分布使涂层在不锈钢基体上具有杰出的附着力,N-TiO2涂层冲突系数较低,耐磨性较好。黎桂江等运用高压直流辉光放电等离子办法对不同温度下的316L不锈钢进行氮化堆积处理,并对其微观结构和磨损功用进行研讨,研讨标明,跟着氮化温度的升高,氮化层厚度添加,微观结构发作变化,在400益和480益时,别离构成了干滑动磨损功用杰出的S相和CrN,且外表显微硬度及耐磨性得到不同程度进步,最高外表显微硬度可达1117HV0.1。
6、等离子体浸没离子注入与堆积(PIII&D)
PIII&D技能是将基体浸没在低气压、高密度的等离子体环境中,通过在基体上施加高压负脉冲取得外表涂层的办法,是一种等离子堆积和高纯离子注入的混合进程,是近年来开展迅速的一种新式外表改性技能。PIII&D技能处理温度低,基体热变形小,不存在薄膜堆积和离子注入的方向性问题,适用于杂乱基体的外表改性处理。谢东等运用溶胶-凝胶法和PIII&D在316L医用不锈钢制成的心血管支架外表别离制备TiO2和Ti-O涂层,通过三点曲折实验及电化学腐蚀实验可知,在较高的塑性变形下(延伸率4%~16%),Ti-O涂层未发作脱落脱离现象,表现出比TiO2涂层更好的机械耐用性;在模仿体液环境中,具有Ti-O涂层的不锈钢发作塑性变形后的耐腐蚀功用尽管下降,但与未通过外表改性处理的不锈钢比较,仍能满意临床运用的需求。
7、化学气相堆积(CVD)
CVD是指运用气体与基体外表的化学效果生成所需金属或化合物薄膜的技能。与物理气相堆积(PVD)比较,CVD成膜滑润均匀,工艺绕镀性杰出,膜层与基体结合强度高,但堆积温度较高,一般为900~1200益,易构成工件变形失效,故低温CVD成膜技能成为如今首要研讨方向。常见CVD技能包含:等离子体增强化学气相堆积(PECVD)、低压化学气相堆积(LCVD)、热丝化学气相堆积(HF-CVD)等。
M.Azzi等运用PECVD体系堆积DLC薄膜时,别离运用N2和SiH4在316L不锈钢外表预先制备氮化层和a-SiNx:H层作为过渡层,厚度别离为1um和350nm,通过冲突腐蚀实验可知,过渡层的堆积使得DLC薄膜的耐磨损功用得到显着进步,在林格溶液中a-SiNx:H薄膜的耐腐蚀效果显着优于氮化层。
8、外表钝化法
不锈钢外表钝化层的厚度及结构对其耐腐蚀功用起着决定性效果,进步钝化层安稳性是进步不锈钢耐腐蚀功用的重要途径。刘凤等运用柠檬酸、双氧水和乙醇的混合溶液对医用316L不锈钢进行钝化处理。研讨发现经钝化处理后的316L不锈钢自腐蚀电位添加电流减小,极化电阻和电荷转移电阻增大,耐腐蚀性得到进步。刘峰等用冷弧空气等离子体射流技能在316L不锈钢外表构成钝化层,对钝化层的抗点蚀功用进行研讨,结果标明经钝化处理后的316L不锈钢外表氧化层的厚度和致密度得到显着进步,点蚀电位和开路电位显着升高,外表点蚀坑的数量、直径和深度减小,抗点蚀功用进步。
9、溶胶—凝胶法
溶胶—凝胶法是指将金属有机或无机化合物水解缩聚构成凝胶,再经枯燥、热处理等在基材外表构成氧化物或其它化合物固体的办法。溶胶—凝胶技能最早运用于上世纪中期,但真实的运用开展是在近20年时刻内。
T.Fu等将必定质量的钛酸四丁酯和二乙醇胺溶于乙醇和水溶液中,运用溶胶-凝胶技能中的浸渍办法在通过氮化处理的316L不锈钢外表制备TiO2涂层并在电炉中进行热处理。研讨结果标明,在热处理的退火进程中发作结晶TiO2和Fe2O3,且跟着退火温度和时刻的添加,样品外表硬度添加耐性减小,涂层样本的耐腐蚀性得到很大进步。王振林将Ca(NO3)2和P2O5按摩尔比10/3进行混合,运用屡次提拉法在316L不锈钢外表制备HA涂层,进步了基体的耐腐蚀功用。
10、自拼装法
自拼装是指分子单元经由辨认、彼此协调安装和多重结合,成为功用超分子资料、有序分子聚集体、分子器材或超分子器材的进程。自拼装包含静态和动态自拼装两种,在现阶段静态自拼装运用较为广泛。计剑等运用层层自拼装技能在医用316L不锈钢外表取得了安稳的聚醚酰亚胺/白蛋白生物慵懒涂层,有用抵抗了血小板粘附,延长了静态凝血时刻。李晓燕等运用静电自拼装办法在心脏支架用316L不锈钢外表制备丝素肽/壳聚糖聚合物涂层,使通过外表改性后的资料的动态凝血时刻增加,血小板粘附变形减轻,血液相容性得到进步,削减了部分炎症及血栓的生成。
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