镍钛合金抗腐蚀性研究

镍钛合金抗腐蚀性研究

作者：黄昌红

来源：《科技创新与应用》2013年第01期

摘 要：目前在医学上广泛的使用镍钛合金，这主要是由于它有许多的优势特征，比如其形状记忆特征非常的优秀，而且具有超弹性特征。不过其中存在的镍本身存在细胞毒性特征，导致其抗腐蚀的特征就变得非常的关键。文章重点的分析了它的该项特性的探索措施以及镍钛合金腐蚀的电解质因素、镍钛合金表面结构对镍钛合金抗腐蚀性影响的研究进展。 关键词：镍钛合金；抗腐蚀性；氧化层

最近，使用最为频繁的抗腐蚀的措施是改善其外表的构造，进而得到全新形式的氧化层。事实证明效果非常的优秀，大大提升了其生物相容特征。 1 通过动电位测试活动来检测其抗腐蚀特征

该项测试活动主要的是当金属丝出现点状或者缝隙腐蚀等现象的时候，腐蚀局限在金属电极端的实验利用它可以观察金属合金发生点状或缝隙腐蚀时的表面电流和电压变化情况。结合对电压以及电流变动数值的分析来得出腐蚀有关的数据内容。很多人通过此项实验来分析各种合金外表的应对措施，即机械抛光、电解法抛光、空气中热处理形成的草黄色氧化层、盐浴中热处理形成的蓝色氧化层等处理后的金属作为电极时发生点状或缝隙腐蚀时的电压和电流的变化情况，发现MP的镍钛合金活化电压最低，按照镍钛合金活化电压的高低依次为BO>CP>EP>SCO>MP，腐蚀电流密度和腐蚀速率依次为CP

样品的抗腐蚀性也可用崩解电压、再钝化电压和腐蚀电压来表现。用崩解电压和腐蚀电压解释材料的腐蚀抵抗力的标准依据有：如果电压处在上述的第一种和最后一种电压之间的时候，我们发现惰性金属属于一种静态的形式。如果电压超过第一种数值的时候，物质就会被严重的侵蚀，而且会逐渐的形成点腐蚀的问题，假如第二种电压低于第三种的时候，我们发现氧化层受到严重的损害，而此时金属丝的状态非常的高效，而且会逐渐的发展成为点腐蚀的状态。如果上述的情况是相反地状态下的时候，金属会出现严重的钝化现象，假如钝化现象是关键的，其点腐蚀的几率将不大。第一种电压和第二种的差数和金属本身的点腐蚀的对抗性有着非常紧密的关联，假如数值非常大的话，代表金属本身的抵抗力就弱。运用此项测验活动来具体的分析问题，有着许多的优势，比如非常方便，而且性能很好，不过具体的结果和原子吸收光谱法所测的镍元素释放量存在着差异，具体导致这种情况的要素还要我们深入的分析。 2 浅析电解质对性能带来的作用

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镍钛合金弓丝在口腔环境中的腐蚀受到多方面的影响，有许多种的腐蚀，然而口腔环境中的电解质对镍钛合金的腐蚀是基本的也是主要的腐蚀，运用体外实验可以模仿这个过程。体外实验研究显示，溶液的pH值、温度、氯离子、氟离子、氧浓度等对镍钛合金的抗腐蚀性具有比较大的影响，尤其是氟离子对其作用最为明显。学者们采用人工唾液浸泡实验研究镍钛弓丝的镍元素释放，结果显示在众多的作用要素中，pH值的作用最为显著，假如此数非常大的话，那么镍的释放就会非常的小。有学者采用酸性含氟溶液的浸泡实验研究pH值和温度对正畸镍钛弓丝的腐蚀影响，发现pH值为3.5时，溶液温度60℃组的镍钛弓丝的镍元素释放最多，此时弓丝的外表发生了非常显著地侵蚀现象。如果pH值等于6，其释放量和气温之间并不存在非常显著地关联。如果溶液达到5℃时，我们发现弓丝的外表会发生非常小的侵蚀现象，和pH数之间并不存在非常紧密的关联。通过上述的分析，我们发现，当温度适宜，并且pH数合理的情况下，物质才会出现非常显著地侵蚀现象，通常口腔有着适宜的气温，当菌斑黏附于合金表面耗糖产酸时又可以提供合适的pH值环境，所以，其必然会存在着严重的侵蚀现象。氟离子对钛和钛合金的保护性氧化层具有侵袭性，能够减轻钛以及其合金外层的氧化层物质。氟离子与TiO反应形成TiOF2，能够降低并且影响到外表的钛氧化物质，使其不具备合理的抵御侵蚀的性能，导致钛以及其外表发生点状以及缝隙性的腐蚀现象。电化学研究也表明，介质中含有氟离子时钛和钛合金的抗腐蚀性将会受到冲击，溶液中添加氟时降低了钛的激活电压，会促使钛出现侵蚀问题。

3 外层构造对镍钛合金抗侵蚀性的作用分析

由于生产单位不同，所以得到的镍钛弓丝也有着非常不一样的抵御侵蚀的特性，这主要是因为它们的外层构造不一。有学者研究发现，不同厂家的镍钛弓丝表面具有相同的成分，主要为TiO2，还有少量的NiO。大体上看其外表的钝化物的组成要素大致是一样的，不过外在的构造等有着十分大的差异。电位实验表明，表面结构与镍钛弓丝的腐蚀电位、腐蚀速率、钝化层电流、崩解电势、缝隙腐蚀易感性等具有相关性。 4 处理外层给物质的性能带来的作用简介

镍钛合金表面常用处理方法有机械抛光、电解法抛光、热处理和化学钝化等。相关的数据表明，前两种措施处理后的物质的外表存在着非常一致的粗糙性，其数值分别为8nm和6nm，不过外表的形态存在显著地差异，第二种表现出的优势更加的明显。电解法抛光后样品表面的Ti和Ni的质量分数发生明显变化，Ni的质量分数从11.5%降至1%，并且最表层的Ti/Ni比值从0.9升至15。这样电解法抛光的样品表层将含有更多的Ti。AES分析机械抛光和电解法抛光样品的深度图像后发现，经这两种方法处理的样品氧化层厚度相近，均为4nm。因为通过第二种措施处理后的物体其外表中有非常多的钛，而镍的分量较少，因此，经过后一种措施处理的物质本身的抗腐蚀的性能更加的优越。而还有专家研究得到结论，电解法抛光样品的崩解电压高于机械抛光样品，而电解法抛光样品的腐蚀电流值远低于机械抛光样品。上述的内容非常显著地体现了一点，即通过第二种措施得到的性能比第一种的性能要优秀一些。而一

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些专家对后续的三种措施开展的研究发现，它们在提升物质的抵御腐蚀的性能方面有非常显著地优势特征。通过深入的分析，我们得出一个结论，通过处理得到的物质外表比一般的要更加的平顺，并且可以去除残缺的表面氧化层获得更加均匀一致的氧化层。所以镍钛合金抗腐蚀能力的提高应该与合金表面的均匀一致的更加完整无缺的表面氧化层有关。他们同时还观察了氧化层深度与抗腐蚀能力的关系，发现电解法抛光与化学钝化的氧化层厚度相近，并且最薄，其次为热处理，未处理的对照组氧化层最厚，然而它们的抗腐蚀能力却成反向关系，通过上述的分析，我们可以得出一个结论，即氧化层本身的高度和抵御侵蚀的性能之间并没有非常紧密的关联，起到的作用并非是最为显著地。他们认为均匀一致的完整无缺的光滑的表面氧化层是镍钛合金抗腐蚀性的主要因素。 5 结论

通过上面的叙述，我们得知新的工艺措施被广泛的用到提升上述物质的抵御侵蚀的性能，其中的镍元素的将会最少，而其生物安全体现出的不利现象也会得到很好地解决。因为它具有非常优秀的物理性特征，所以镍钛合金才可以大量的使用到医学活动之中。