2023年1月， 安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室张世宏教授团队在《Corrosion Science》上发表了医用钛合金表面防护的最新研究成果。
医用钛合金具有密度小、 比强度高、 生物相容性好和耐腐蚀性优良等特点， 是人体植入体的首选材料， 但其长期服役于人体环境中易产生腐蚀磨损， 进而影响钛合金植入件的功能。 物理气相沉积(简称PVD)技术所制备的氮化锆(ZrＮ)涂层具有优异的抗磨性能和生物相容性， 使其成为骨植入件的重要防护涂层。 但 ZrN涂层中存在的柱状晶界和生长缺陷， 易为腐蚀介质的渗透提供“通道”， 降低其耐腐蚀和抗腐蚀磨损性能， 限制了其在骨植入件上的进一步应用。
张世宏教授研究团队通过在ZrN涂层中引入金属Zr层， 形成 Zr/ZrN多层涂层， 降低了涂层柱状晶界和生长缺陷， 进而提高了涂层在模拟人体溶液中的耐蚀和抗腐蚀磨损性能。 研究结果表明， 多层涂层中的 Zr 层可优先形成ZrＯ２钝化膜， 且多层结构能够有效抑制腐蚀介质的渗透， 使其具有良好的耐蚀性能。 同时， Zr 金属层的引入抑制了磨损过程中的裂纹扩展， 进一步提升了Zr/ZrN多层涂层的抗腐蚀磨损性能。
该研究工作揭示了腐蚀介质在多层涂层中的渗透规律以及钛合金表面钝化膜的形成机理， 阐明了腐蚀磨损过程中腐蚀介质与裂纹的交互作用机制， 可为Zr/ZrN多层涂层在医用钛合金表面防护的进一步应用提供理论依据。
来源: 安徽工业大学官网
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