铝含量对钛铝二元合金MAO涂层结构及亲水性的影响*

王 聪，王伟强，董旭峰，齐 民

(大连理工大学 材料科学与工程学院，辽宁 大连 116024)

0 引 言

钛及其合金由于其优异的力学及物理性能非常适合用于医用植入体材料[1,-2]。然而其表面具有生物惰性，导致骨整合性和骨诱导性差，因此需要对其表面进行改性以提高钛合金表面的生物活性[3-4]。微弧氧化(MAO)技术可以是针对所谓阀金属如Al、Ti、Mg等常用的表面改性技术，在MAO过程中通过对样品表面施加一定的高压使样品表面产生微米级的火花，火花放电使样品表面发生击穿并溅射出金属氧化物并在电解液的作用下原位生长出具有多孔形貌的氧化物涂层[5-7]。研究表明，微弧氧化涂层具有良好的亲水性及生物相容性，促进骨的形成[8-9]。在MAO过程中，形成的金属氧化物会与电解液发生某些反应，因此不同合金成分的氧化物由于其性质不同会导致涂层的形貌有所差异，Li等[10]通过Na2B4O7电解液对纯Ti进行MAO制备出具有“皮质状”结构的涂层，Guan等[11]通过对Ti6Al4V合金在Na2B4O7中制备出具有花瓣状的“沟槽”结构的涂层。

由于酸性电解质污染较大并且本身对样品具有腐蚀作用，因此钛铝合金在MAO过程大多采用碱性电解质，常用的碱性电解质有NaOH、Na2B4O7、Na2SiO3、Na2HPO4[12-15]。之前的研究表明[11]，在Na2B4O7+KOH混合电解液中制备出具有连通性的“孔洞式”结构表现出良好的生物性能，但没有对合金成分对涂层结构的影响进行研究，因此本文采用一系列不同Al含量的Ti-xAl(x= 0,3%,6%,10%,20 %质量分数) 二元合金在0.1M Na2B4O7+0.15M KOH混合电解质中进行MAO，以探究合金中Al含量不同对涂层MAO涂层结构以及亲水性能的影响。……