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由于商业纯钛(CP Ti)具有抗腐蚀性并且具有合适的机械性能以及生物相容性因此目前一直被用作牙科植入材料。为了在临床手术中获得高水平的成功CP Ti的表面质量和形貌是影响植入手术结果的比较关键的因素之一近年来它已成为主流和商业可用的植入产品。
英思特通过对金属使用不同的表面处理方法——盐酸蚀刻来进行表面改性。这种方法不会在金属表面产生孔隙尽管HCl/H2SO4蚀刻产生了零星的孔但这些孔并不明显。
表面改性技术与钛或钛合金相结合可以保持钛或钛合金原有的耐腐蚀性和抗拉强度从而提高种植体的临床效益。然而关于蚀刻配方、浓度、温度和时间的详细参数的现有研究是有限的并且已经提出的Ti金属蚀刻方法是实质上不同的。
实验与讨论
英思特使用圆形CP钛和钛合金盘用于验证表面特性并用于本研究中的蚀刻实验。在线放电加工后进行喷砂和磁力研磨以清洁磁盘表面。实验过程如图1所示。对CP Ti和Ti合金样品进行喷砂以使表面变粗糙然后使用超声波振荡进行清洗。应用各种蚀刻机制来形成具有微米至纳米尺寸的孔的均匀表面。我们通过分析结果以研究工艺参数对粗糙度、表面形态。 图1实验程序
为了了解各种酸对Ti/Ti-6Al-4V ELI的腐蚀速率本文测量了10 min的失重以获得不同温度和使用不同酸蚀剂时Ti/Ti-6Al-4V ELI的腐蚀速率如图2图3所示。HF在室温下10分钟的蚀刻速率为9.28毫克/分钟。HCl对Ti-6Al-4V的蚀刻速率在室温下为0.078毫克/分钟在BT下为0.834毫克/分钟而H2SO4在BT下对Ti-6Al-4V的蚀刻速率在室温下为0.009毫克/分钟在BT下为0.162毫克/分钟。
HCl在沸腾时对Ti的蚀刻速率在室温下为0.26毫克/分钟在BT下为0.659毫克/分钟而H2SO4在BT下对Ti的蚀刻速率在室温下为0.005毫克/分钟在BT下为0.06毫克/分钟。在室温下HCl和H2SO4的蚀刻速率非常慢。
我们通过使用HF对Ti的氧化物层进行预处理从而不会导致增加Ti的蚀刻速率显示出如果在喷砂后不久进行蚀刻过程则在Ti上不会形成明显的TiO2层因为TiO2可以溶解在HF、浓盐酸和热的浓H2SO4中。因此这可能是由于TiO2在HCl中的抗蚀刻能力差造成的。 图2Ti/Ti-6Al-4V ELI在不同腐蚀液中室温腐蚀后的重量损失比较 图3不同蚀刻剂溶液对Ti/Ti-6Al-4V ELI的减重效果的比较
结论
本研究英思特成功探索了表面处理的工艺参数如蚀刻速率、酸浓度、反应温度和反应时间其较佳值可用于获得适合骨细胞生长的均匀纳米孔。我们测定了Ti/Ti-6Al-4V ELI在不同温度下用H2SO4或HCl腐蚀后的活化能。HCl或H2SO4在室温下的Ti/Ti-6Al-4V ELI蚀刻速率低而HF表现出较快的蚀刻速率9.28毫克/分钟。喷砂后酸蚀刻在短时间内发生不需要在HF中蚀刻氧化层。
英思特通过对结果的分析表明在沸腾的H2SO4或HCl中蚀刻Ti金属有助于纳米多孔结构的形成。由于Ti-6Al-4V是α β晶相材料其刻蚀速率不同表面粗糙度的可变性更大。当在BT下用H2SO4腐蚀时Ti-6Al-4V的活化能为88.96 kJ/mol。该研究还表明与使用H2SO4时相比使用浓液压酸的蚀刻对Ti产生了更好的表面改性效果。
