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《大连理工大学》 2001年
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生物医用钛镍形状记忆合金及钴合金电化学行为与血液相容性研究

郭海霞  
【摘要】: 本文考察了生物医用材料TiNi形状记忆合金、CoCrNiW、CoCrNiMo合金及其离子注 入改性材料的电化学性能和血液相容性。 采用动电位线性极化法、四点弱极化法、曹楚南弱极化法、暂态线性极化法及原子吸 收光谱法测定了三种合金在模拟人体血液Tyrode’s溶液的腐蚀速率。结果表明,三种合金 腐蚀速率低,耐蚀性良好。原子吸收光谱法直接测得进入溶液的金属离子的浓度,是一种 直观适用的测量生物医用材料腐蚀速率的方法。 利用电化学测试技术、物理检测手段及血液相容性体外测试法评价了三种合金的电化 学行为与血液相容性,并考察了流动、充气及纤维蛋白原对合金极化性能的影响。结果表 明,三种合金的钝化区间宽,维钝电流密度小,表现出优异的耐全面腐蚀性能。通过电位 扫描曲线滞后环面积及扫描电镜观察发现,TiNi合金具有较大的点蚀倾向,而两种钴合金 耐点蚀性能良好。介质流动对钴合金阳极行为的影响不明显,但TiNi的点蚀击穿电位E_b 值随着介质流速的增加而显著下降。介质充气后氧的极限扩散电流密度增大,对材料的侵 蚀性增强。溶液中添加纤维蛋白原后,纤维蛋白原以络合物的形式吸附在合金表面,其电 化学迁移作用破坏了合金表面的钝性氧化膜,导致其阳极性能变劣。扫描电镜观察发现, 纤维蛋白原在合金表面分布不连续。由紫外吸收法测得TiNi、CoCrNiW及CoCrNiMo合 金对纤维蛋白的吸附量分别为9.667μg/cm~2、9.561μg/cm~2和10.628μg/cm~2。血液相容性的测 定结果表明,TiNi合金的血液相容性及表面性能优于CoCrNiW和CoCrNiMo合金。 对三种合金分别进行单离子和双离子注入后考察其电化学性能和血液相容性。结果发 现,合金的电化学稳定性显著提高,动态凝血时间延长,溶血率下降,阳极极化性能和血 液相容性均得到改善,且双离子注入较单离子注入效果更佳。对双离子注入合金进行X射 线衍射分析发现,合金表面主要形成了金属碳化物、氧化物及金属间相,这些弥散分布的 硬质相及合金表面的无序膜层阻止了元素的溶解,改善了合金的耐蚀性及血液相容性。
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