医用金属材料表面处理

医用钛合金材料表面改性

摘要：金属材料是生物医学材料中应用最早的。由金属具有较高的强度和韧性，适用于修复或换人体的硬组织，早在一百多年前人们就已用贵金属镶牙。随着抗腐蚀性强的不锈钢、弹性模量与骨组织接近铜铁合金，以及记忆合金材料、复合材料等新型生物医学金属材料的不断出现，其应用范围也在扩大。

关键词：钛合金材料，表面涂层处理，表面改性

（一）医用金属与合金表面涂层处理

金属及其合金在生物体内的生物活性、磨损、腐蚀问题尚未解决，需对其表面进行改性。表面改性不仅要抑制有害金属离子的溶出，而且要促进组织的再生和加强材料与组织结合。

生物钛合金材料的表面改性技术主要可以分为：

（1）物理化学方法（2）形态学方法（3）生物化学方法。

1 物理化学方法——改善金属生物材料表面性能的主要方法

（1）热喷涂

热喷涂是利用一种热源的火焰将粉末状的金属或非金属喷涂材料加热熔融并软化，并用热源自身的动力或外加高速气流雾化，使喷涂材料的液滴以一定的速度喷向经过预处理干净的基体表面，依靠喷涂材料的物理变化和化学反应，与基体形成结合层的工艺方法。可分为电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂、爆炸喷涂等。

（2）脉冲激光融敷

是在低输出功率、高扫描速速的脉冲激光照射下，将涂敷材料融敷在基体表面的方法。

（3）离子溅射

离子溅射以高速离子轰击靶材，使涂敷材料粉粒溅射并沉积在金属基体

（4）喷砂法

用喷砂机将涂敷材料粉末直接高速喷出镶入基体表面。

（5）电化学法

电化学法是用电化学的方法，通过调节电解液的浓度、PH值、反应温度，电场强度，电流等来控制反应的制备方法。

（6）离子注入法

离子注入改性是将所需的元素在离子气化室中进行气化，通过高频放

电使其离子化，以外加电场导出、聚束和加速，使其形成高能细小的离子束而打入作为靶的固体材料表面，从而达到改变材料表层性能的方法。非热平衡过程，不受冶金学规律的限制，可以将任何元素原子加速注入粉盒材料之中；离子注入过程是低温过程，不会引发金属靶材料内部结构、成分和外部形状的变化；同时离子注入技术又是一种高度可控技术，通过控制注入能量与注入剂量可以准确控制靶材料的注入浓度、梯度和注入深度。

2 形态学方法：

在不改变金属基体表层的化学组成的情况下，将其直接植入生物体内，从而达到对生物体组织在其上的粘附、生长以及粘附强度产生重要影响。此方法并不在基体表面产生强化层或附加涂层，而是通过改善植入体的表面微观形貌来获得最好的植入效果。形态学表面改性工艺在提高结合强度的同时，一般不会减损材料的生物相容性，是一种比较简单有效的表面改性方法。其具体方法有：等离子喷刷、超音振荡、激光束点融以及电化学晶界腐蚀等。

3 生物化学方法

将大分子蛋白质或酶等有机高分子物质引入基体表面，使其具有更优良的生物活性，因而具有更直接、更有效的特点。这样的材料可以促进植入处伤口的愈合，加速植入体与周围组织的结合，同时也可以提高植入体的安全性和使用寿命。

大多数金属表面存在一层氧化膜，一定条件下会与[H] 或H+作用，形成附于基体表面的-OH 羟基。在这种情况下用 (APS) 对基体进行硅烷化处理，再通过戊二酸醛的作用将一些蛋白质或酶的分子如胰蛋白酶，以化学键联接在基体表面上。此方法是由美国科学家David. A. Puleo 提出，它可以将活的生物分子固定在无机、非孔状、非松散生物材料的表面，从而使材料表面活性大大提高。

（二）提高钛金属表面改性

1提高生物活性的钛合金表面改性

为了改善医用钛合金的生物活性，提高其血液相容性，通常是在钛合金表面制备一层生物活性陶瓷涂层。目前，生物陶瓷涂层制备方法主要有：等离子喷涂法、电泳沉积法、离子束溅射法、浸渍涂层法、射频磁控溅射法、离子束动态混合法、激发物激光沉积法、溶胶-凝胶法、仿生溶液生长法、整合-烧结法和浸涂-烧结法等。

2提高耐磨损性能的钛合金表面改性

钛合金植入件应当具备良好的耐磨性，不会因经常磨损而产生假体松。目前应用的医用钛合金虽然具有优良的耐蚀性和比强度，但耐磨性较差，为了提高钛合金的耐磨损性能，通常是利用表面处理工艺在钛合金表面形成一层耐磨涂层。，常用的耐磨表面涂层有类金刚石碳(DLC)膜、氮化钛(TiN)涂层等。

（1）类金刚石涂层

类金刚石碳膜具有先进的化学、电子、光学和力学等方面的诸多优异性能，如极高的硬度、化学惰性、低摩擦系数、高阻抗、良好的热传导性和优良的光学透过性等，因而可以广泛用作医用矫形体的耐磨保护层。

（2） TiN涂层

TiN具有高硬度、优良的摩擦磨损性能、良好的化学惰性、独特的颜色，这些非凡的特点使其在耐磨和耐腐蚀的表面涂层有广泛的应用。此外由于其生物相容性已得到了医学界的承认，从而也为其在临床医学领域的应用奠定了一定的基础。

3提高耐腐蚀性能的钛合金表面改性

腐蚀的机理

本质上是电化学腐蚀。其腐蚀原理与原电池的工作原理相类似

腐蚀分类：(1) 全面腐蚀 (2)局部腐蚀: ① 点蚀；②晶间腐蚀；③缝隙腐蚀 (3) 磨蚀(4) 应力腐蚀(5) 疲劳腐蚀(6) 电偶腐蚀

提高金属的抗腐蚀性能的途径：（1）在材料表面形成保护层-生物陶瓷（2）提高材料表面光洁度

钛合金生物材料的展望

随着人民生活水平的提高及对健康的更高要求，对生物医用材料的需求量正在迅速地增长。尽管近年来人们运用表面工程的方法对提高医用钛合金材料的性能(生物活性和相容性、耐磨耐蚀性)开展了大量的工作并取得进展，但涂层与钛合金基体的界面结合强度较低仍是困扰钛合金植入体临床应用的瓶颈问题。

因此从仿生原理、组织工程原理、基质控制矿化的思路出发，兼顾涂层的高耐磨性、优良的耐蚀性和生物相容性，研究适合钛合金特性的多功能表面涂层体系，运用新的涂层形成原理开发涂层制备新工艺是今后医用钛合金表面改性的一个重要发展方向。

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常用医用金属材料

常用医用金属材料 概述 生物医用金属材料(biomedical metallic materials)用于整形外科、牙科等领域。由它制成的医疗器件植人人体，具有治疗、修复、替代人体组织或器官的功能，是生物医用材料的重要组成部分。 生物医用金属材料是人类最早利用的生物医用材料之一，其应用可以追溯到公元前400～300年，那时的腓尼基人就已将金属丝用于修复牙缺失。1546年纯金薄片被用于修复缺损的颅骨。直到1880年成功地利用贵金属银对病人的膝盖骨进行缝合，1896年利用镀镍钢螺钉进行骨折治疗后，才开始了对金属医用材料的系统研究。本世纪30年代，随着钻铬合金、不锈钢和钛及合金的相继开发成功并在齿科和骨科中得到广泛的应用，奠定了金属医用材料在生物医用材料中的重要地位。70年代，Ni-Ti形状记忆合金在临床医学中的成功应用以及金属表面生物医用涂层材料的发展，使生物医用金属材料得到了极大的发展，成为当今整形外科等临床医学中不可缺少的材料。虽然近20年来生物医用金属材料相对于生物医用高分子材料、复合材料以及杂化和衍生材料的发展比较缓慢，但它以其高强度、耐疲劳和易加工等优良性能，仍在临床上占有重要地位。目前，在需承受较高荷载的骨、牙部位仍将其视为首选的植人材料。最重要的应用有：骨折固定板、螺钉、人工关节和牙根种植体等。 生物医用金属材料要在人体生理环境条件下长期停留并发挥其功能，其首要条件是材料必须具有相对稳定的化学性能，从而获得适当的生物相容性。迄今为止，除医用贵金属、医用钛、袒、锯、铅等单质金属外，其他生物医用金属材料都是合金，其中应用较多的有：不锈钢、钴基合金、钛合金、镍钛形状记忆合金和磁性合金等。

关于金属材料表面处理的几种方法

【紧固件的表面处理——电镀、热镀锌、机械镀及达克罗】 紧固件的表面处理，按照其产品的要求，有许多处理的方法和种类。按表面处理方法，譬如有：涂漆、电镀、化学镀、真空涂镀、浸镀、阳极氧化、化学被膜处理、化学抛光、电解抛光、镀覆、珩磨、喷砂硬化、涂层、气相沉积、渗碳、氮化、表面淬火等；按加工技术，有物理的、化学的、电加工的、机械的、冶金的等等。目前，常用的表面处理方法有以下四种，介绍如下： 一、电镀： 将接受电镀的部件浸于含有被沉积金属化合物的水溶液中，以电流通过镀液，使电镀金属析出并沉积在部件上。一般电镀有镀锌、铜、镍、铬、铜镍合金等，有时将染黑，磷化等也包括其中。电镀中易产生氢脆，对工件机械强度影响大。 二、热镀锌（H.D.G.）： 通过将碳钢部件浸没温度约为510℃的熔化锌的镀槽内完成。其结果是钢件表面上的铁锌合金渐渐变成产品外表面上的钝化锌。但因热镀中因温度过高，钢材易产生高温退火不良影响。 三、机械镀(Mechanical plating): 机械镀是将活化剂、金属粉末、冲击介质（玻璃微珠）和一定量的水混合为浆料，与工件一起放入滚筒中，借助于滚筒转动产生的机械能作用，在活化剂及冲击介质（玻璃微珠）机械碰撞的共同作用下，常温下在铁基表面逐渐形成锌镀层的过程。 四、达克罗(dacromet)： 1.锌铬膜（达克罗）防腐机理简述： 锌铬膜（达克罗）涂复工艺是一种全新的表面处理技术，又称达克罗、达克乐、达克锈、锌铬膜（达克罗）、达克曼等。在发达国家的汽车工业、土木建筑、电力、化工、海洋工程、家用电器、铁路、公路、桥梁、地铁、隧道、造船、军事工业等多种领域已得到极为广泛的应用。我国随着该技术的逐步推广，已在汽车、电力、锚链、公路、海洋工程等方面开始大量使用，并获得了极高的评价。锌铬膜（达克罗）液是一种水基处理液，金属件可以采用浸涂、喷刷或刷涂处理，然后送进加热炉炉固化，固化温度在300℃左右，经四十五分钟到一小时的烘烤，形成锌铬膜（达克罗），铬固化时，涂膜中的水份、有机类（纤维素）物质等挥发份在挥发的同时，依靠锌铬膜（达克罗）母液中的高价铬盐

金属热处理及表面处理工艺规范

北京奇朔科贸有限公司 部分金属材料热处理及表面处理工艺规范 第一版 编写：赵贵波 审核： 批准： 北京奇朔科贸有限公司 二零一二年六月

目录 1.0 热处理的工艺分类及代号---------------------------------------------------------------------3 1.1 基础分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.2 附加分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.3 热处理工艺代号--------------------------------------------------------------------------------------4 1.4 图样中标注热处理技术条件用符号--------------------------------------------------------------7 2.0 金属材料的热处理方法和应用目的-------------------------------------------------------8 2.1 钢的淬火-----------------------------------------------------------------------------------------------8 2.2 热处理的过程方法和应用目的--------------------------------------------------------------------9 3.0 部分金属材料的热处理规范-----------------------------------------------------------------17 3.1 渗碳钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------17 3.2 渗氮钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------------20 3.3 调质钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------21 3.4 -弹簧钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------------23 3.5 轴承钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------25 3.6 合金工具钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------- 26 3.7 碳素工具钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------29

生物医用金属材料

生物医用金属材料 摘要：在概述医用金属材料目前的研究现状、性能和应用的基础上，指出了医 用金属材料应用中目前存在的主要问题，阐述了近些年生物医用金属材料的新进展，并对今后的发展进行展望分析。 关键词：生物医用金属材料现状研究进展 引言： 生物医用材料（biomedical material）是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料，能够植入生物体或与生物组织相糅合。它的研究及产业化对社会和经济发展的重大作用正日益受到各国政府、产业界和科技界的高度重视。 目前用于临床的生物医用材料主要包括生物医用金属材料、生物医用有机材料（主要指有机高分子材料）、生物医用无机非金属材料（主要指生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料）以及生物医用复合材料等。 而与其它几种生物材料相比，生物医用金属材料具有高的强度、良好的韧性及抗弯曲疲劳强度、优异的加工性能等许多其它医用材料不可替代的优良性能。但生物医用金属材料在应用中也面临着一些问题，由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散以及植入材料自身性质的退变，前者可能导致毒副作用，后者可能导致植入失效，因此研究和开发性能更优、生物相容性更好的新型生物医用金属材料依然是材料工作者和医务工作者共同关心的课题。 生物医用金属材料 生物医用金属材料是指一类用作生物材料的金属或合金，又称外科用金属材料。它是一类生物惰性材料。通常用于整形外科、牙科等领域，具有治疗、修复固定和置换人体硬组织系统的功能。 在生物医学材料中，金属材料应用最早，已有数百年的历史。人类在古代就已经尝试使用外界材料来替换修补缺损的人体组织。在公元前，人类就开始利用天然材料，如象牙，来修复骨组织；到了19世纪，由于金属冶炼技术的发展，人们开始尝试使用多种金属材料，不遗余力地发展生物医用材料，以解救在临床上由于创伤、肿瘤、感染所造成的骨组织缺损患者，如用银汞合金（主要成份：汞、银、铜、锡、锌）来补牙等； 目前临床应用的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金、钛和钛合金等几大类。此外还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。

新型生物医用金属材料

新型生物医用金属材料 1 前言 1.1生物医用金属材料基本概念 1.2生物医学对材料的要求 2 我国生物医用材料产业现状 3 生物医用金属材料 3.1 医用不锈钢 3.2 医用钴基合金 3.3医用钛合金和镍钛形状记忆合金 3.4 医用贵金属和钽、铌 、锆等金属 3.5 新材料开发 4 表面改性和生物镀膜在医用金属材料上的应用 5 医用金属材料目前存在的主要问题及研究发展方向 5.1医用金属材料目前存在的主要问题 5.2 医用金属材料的研究和发展

1前言 1.1生物医用金属材料基本概念 生物医用材料是指用于医疗上能够植入生物体或与生物组织相接合的材料 ,可用于诊断、治疗 ,以及替换生物机体中的组织、器官或增进其功能。目前用于临床的生物医用材料主要包括生物医用金属材料、生物医用有机材料（主要指有机高分子材料）、生物医用无机非金属材料（主要指生物陶瓷）、生物玻璃和碳素材料以及生物医用复合材料等。 与生物陶瓷及生物高分子材料相比,生物医用金属材料,如不锈钢、钴基合金、钛和钛合金以及贵金属等具有高的强度、良好的韧性及抗弯曲疲劳强度、优异的加工性能等许多其它医用材料不可替代的优良性能。 1.2生物医学对材料的要求 生物医用金属材料在应用中面临的主要问题 ,是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散以及植入材料自身性质的退变 ,前者可能导致毒副作用 ,后者可能导致植入失效 。因此研究和开发性能更优、生物相容性更好的新型生物医用金属材料依然是材料工作者和医务工作者共同关心的课题。 医用金属材料作为生物材料的一类 ,其研究和发展要严格满足如下的生物学要求：良好的组织相容性 ,包括无毒性、无热源反应、不致畸、不致癌、不引起过敏反应或干扰机体的免疫机理、不破坏临近组织，也不发生材料表面的钙化沉着等；良好的物理、化学稳定性，包括强度、弹性、尺寸稳定性、耐腐蚀性、耐磨性以及界面稳定性等；易于加工成型 ,材料易于制造；价格适当。 对于植入心血管系统或与血液接触的材料 ,除能满足以上条件外,还须具有良好的血液相容性,即不凝血（抗凝血性好）、不破坏红细胞（不溶血）、不破坏血小板、不改变血中蛋白特别是脂蛋白、不扰乱电解质平衡等。 2 我国生物医用材料产业现状 作为近30年来发展出的一类技术附加值最高的高技术新材料，生物医用材料正在成长为21世纪世界经济的一个支柱性产业。近年我国生物医用材料产业发展很快，尤其是介入支架和骨科器材，发展速度非常快。2008年中国生物医用材料全行业总产值2200亿元, 同比增长15% ；产值超过亿元的企业超过120家，较大

无源医疗器械及医用材料试题及答案.

无源医疗器械及医用材料 单选题、（由一个题干和两个以上的备选答案组成，其中只有一个为正确答案。选出正确答案。） 1、阐述了医疗器械风险管理的有关国家标准是（） A.ISO13485 2、要避免人工关节发生断裂，通常要求制作材料的强度高于人骨的（）以上 A.1倍 B.3倍 C.5倍 D.7倍 3、颅内动脉瘤支架一般都是（） D.自扩张镍钛支架 4、目前临床普遍使用的颈动脉支架是（） C自.扩张式覆膜支架 5、用于治疗消化道狭窄这类疾病的扩张球囊导管的尺寸一般达（） C.3~4cm 6、目前市场上用的较多的氧合器是（） B.膜式氧合器 7、钛合金的耐腐蚀性比不锈钢和钴基合金（） A.好 8、最早开发的医用钴基合金为（）合金 A.Co-Cr-Mo 9、如果提高材料整体的硬度，则可能损害材料的其他特性，因此通常采用（）的方法来使材料表面硬度得以改善 D.表面处理 10、钛同生物介质的关系是属于惰性金属，其化学惰性超过所有的（） D.不锈钢 11、生物医用金属材料在人体生理环境下的腐蚀主要有（）种类型 A.8 12、（）是指整个瓣膜或瓣膜的一部分由生物组织材料制成的人工心脏瓣膜 C.生物瓣膜 13、骨科材料产品标准按国际惯例可分为（）个等级 B.3 14、无源医疗器械按与人体接触性质分为（）类 A.3 15、与机械瓣膜相比，生物瓣膜的生物相容性（） A.更好 16、无源医疗器械按接触时间分为（）类 B.3 17、不属于人工瓣膜监管方面要点的是（） B.外科医师的技术培训 18、下列性能指标中，不属于人工血管主要性能指标的是（） A.弹性 19、人体内共有（）个心脏瓣膜 C.4 20、心脏瓣膜是（）阀门 A.单向

金属件常用表面处理方法

金属件常用表面处理方法 自行车常用的表面处理方式分类 1.涂装，包含电泳涂装、静电涂装、手工涂装、静电粉末涂装及流化床粉末涂装等； 2.电镀，常用的有普通镀锌（台资企业叫UCP，有蓝锌与白锌）、彩色镀锌、镀铬（又叫CP，有亮面与雾面之分）； 3. 化学镀，主要用于塑料件，先在工件表面化学镀一层铜或镍，然后再进行后续的电镀，最后一层大多为镀铬； 4. 阳极氧化、电解着色或染色，主要是针对有色金属之铝合金，以及现在新兴起的镁合金，处理后表面形成一层致密的氧化膜，可以是金属本色，也可以染成不同的颜色，由于具有坚硬耐磨，耐腐蚀性优良的特点，一般外边不在涂装油漆或粉末； 5. 抛光、磨花、拉丝，也是针对铝合金的一种处理方式，通过机械（手工或震动抛光）或化学的（三酸或两酸化学抛光或电化学抛光）处理方式，使得铝合金表面微观变得平整，达到不同级别的平滑光亮效果，然后喷透明漆，或继续在抛光的工件表面磨花或拉丝等处理后改变外观效果再进行涂装； 6. 防锈磷化与发黑处理，不具有装饰性，目的就是为了提高工件的防锈性能，主要用在花鼓、轴承的处理； 7. 达克罗处理，又叫达克锈处理或锌铬膜，即片状锌基铬盐防护涂层，是国际上金属表面处理的一种高新技术，一种防锈性能很好的涂装方式，达克罗不用电沉积方法而将工件直接浸入达克罗处理液中，或用刷涂、静电喷涂法使处理液粘附于工件表面，然后经烧结而成的含锌、铝及铬元素的无机转化膜。主要用在小零件的防锈处理上，如螺丝螺帽等，也可应用在链条、支撑、泥除脚、车首竖杆、货架、停车架 ED电著处理意思金属表面电着色 一般来说,电镀的成膜物质是金属,电泳的成膜物质是树脂. 非金属(如塑料)可以电泳,但要求先电镀,再电泳,因为塑料的耐温较低,对电泳漆的选择就要多注意了 BED电泳, -----电泳的成膜物质是树脂

常见医用塑料品种的介绍

常见医用塑料品种的介绍 与玻璃和金属材料相比，塑料的主要特点： ●成本较低，可以不必消毒重复使用，适合用作一次性医疗器械的生产原料； ●加工简单，利用其塑性可以加工成各种各样有用的结构，而金属和玻璃很难制 造成复杂结构的制品； ●坚韧，富有弹性，不象玻璃那样易破碎； ●具有良好的化学惰性和生物安全性。 这些性能优势使塑料在医疗器材中具有广泛应用，主要包括聚氯乙烯(PVC)，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯（PC）、ABS、聚氨酯、聚酰胺、热塑性弹性体、聚砜和聚醚醚酮等。共混可以改善塑料的性能，使不同树脂的最佳性能体现出来，如聚碳酸酯/ABS、聚丙烯/弹性体等共混改性。 一般的塑料合成以后，从大石化厂的合成塔出来，都是面粉状的粉末，不能用来直接生产产品，这就是人们常说的从树汁中提取出脂的成份是一样的，也称为树脂，也叫粉料，这是一种纯净的塑料，它流动性差，热稳定性低，易老化分解，不耐环境老化。人们为了改善以上缺陷，在树脂粉中加入热稳定剂、抗老化剂、抗紫外光剂、增塑剂等，经过造粒改性，增加它的流动性，生产出适应各种加工工艺的、有特殊性能的、不同牌号的塑料品种。所以，同一种塑料品种有很多牌号，按照加工方法来分，有注塑级的，有挤出级的，有吹膜级的；按照性能来分，有高刚性的，有增韧的，等等。医疗器械厂家普遍使用的塑料材料都是经过改性可以直接使用的塑料颗粒。对于市场中没有的具有特殊性能的产品，器械厂可以引进造粒生产线，通过不同的配方设计，加工生产塑料颗粒。 由于要与药液接触或与人体接触，医用塑料的基本要求是具有化学稳定性和生物安全性。简单来说，塑料材料中的组成成分不能析出进入药液或人体，不会引起组织器官的毒性和损伤，对人体是无毒无害的。为了确保医用塑料的生物安全性，通常在市面销售的医用塑料都是通过医疗权威部门的认证和检测，并且明确告知使用者哪些牌号是医疗级的。 美国的医用塑料通常会通过FDA认证和USP VI生物检测，我国医疗级的塑料通常经过山东医疗器械检测中心的检测。目前国内还有相当一部分医用塑料材料未经严格意义上的生物安全认证，但随着法规的逐渐健全，这些情况会越来越改善。 根据器械制品的结构和强度要求，我们来选择合适的塑料类型和恰当的牌号，并确定材料的加工工艺。这些性能包括加工性能、力学强度、使用成本、装配方式、可灭菌性等。现将常用的几种医用塑料加工性能和物理化学性能进行介绍。 1.聚氯乙烯PVC 2.聚乙烯PE 3.聚丙烯PP 4.聚苯乙烯（PS）和K树脂 5.ABS 6.聚碳酸酯PC 7.聚四氟乙烯PTFE

医用金属材料表面处理

医用钛合金材料表面改性 摘要：金属材料是生物医学材料中应用最早的。由金属具有较高的强度和韧性，适用于修复或换人体的硬组织，早在一百多年前人们就已用贵金属镶牙。随着抗腐蚀性强的不锈钢、弹性模量与骨组织接近铜铁合金，以及记忆合金材料、复合材料等新型生物医学金属材料的不断出现，其应用范围也在扩大。 关键词：钛合金材料，表面涂层处理，表面改性 （一）医用金属与合金表面涂层处理 金属及其合金在生物体内的生物活性、磨损、腐蚀问题尚未解决，需对其表面进行改性。表面改性不仅要抑制有害金属离子的溶出，而且要促进组织的再生和加强材料与组织结合。 生物钛合金材料的表面改性技术主要可以分为： （1）物理化学方法（2）形态学方法（3）生物化学方法。 1 物理化学方法——改善金属生物材料表面性能的主要方法 （1）热喷涂 热喷涂是利用一种热源的火焰将粉末状的金属或非金属喷涂材料加热熔融并软化，并用热源自身的动力或外加高速气流雾化，使喷涂材料的液滴以一定的速度喷向经过预处理干净的基体表面，依靠喷涂材料的物理变化和化学反应，与基体形成结合层的工艺方法。可分为电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂、爆炸喷涂等。 （2）脉冲激光融敷 是在低输出功率、高扫描速速的脉冲激光照射下，将涂敷材料融敷在基体表面的方法。 （3）离子溅射 离子溅射以高速离子轰击靶材，使涂敷材料粉粒溅射并沉积在金属基体 （4）喷砂法 用喷砂机将涂敷材料粉末直接高速喷出镶入基体表面。 （5）电化学法 电化学法是用电化学的方法，通过调节电解液的浓度、PH值、反应温度，电场强度，电流等来控制反应的制备方法。 （6）离子注入法 离子注入改性是将所需的元素在离子气化室中进行气化，通过高频放

金属材料表面处理

哪些油脂是皂化油脂，哪些是非皂化油脂？ 答：油脂可分为皂化油脂和非皂化油脂两类。皂化性油脂是不同脂肪酸的甘油酯，它们能与碱发生皂化反应，生成可溶于水的肥皂和甘油，如各种动植物油脂；非皂化性油脂是各种碳氢化合物，它们不能与碱发生皂化反应，故不溶于各种碱溶液，如机油、柴油、凡士林等矿物质。 哪些有机溶剂和无机溶剂可用于金属表面脱脂？ 答：有机溶剂脱脂是一种比较常用的金属材料脱脂方法，它是利用有机溶剂对两类油脂均有的物理溶解作用油脂。 常用的脱脂剂包括汽油、煤油、酒精、丙酮、二甲苯、三氯乙烯、四氯化碳等，其中汽油、煤油价格便宜，溶解油污能力较强，毒性小，是一种用量大、应用普遍的有机溶剂。 无机溶剂： 氢氧化钠，呈强碱性，具有很强的皂化作用但对金属有一定的氧化和腐蚀作用。碳酸钠，呈弱碱性，皂化作用弱，但对油脂层有缓慢湿润和分散的作用，且对金属无腐蚀作用。 磷酸三钠，呈弱碱性，有一定的皂化能力和缓冲pH值的作用，它又是一种良好的乳化剂，但对环境有污染。 硅酸钠，俗称水玻璃或泡花碱，呈弱碱性，有较好的活化作用、较强的乳化能力和一定的皂化能力。 乳化剂，凡是能促进乳化作用的物质都可以作为乳化剂。常用的乳化剂有OP-10、6501、6503洗净剂、三乙醇胺油酸皂、TX-10等，它们中都含有一种或几种表面活性物质，故也称为表面活性剂。 经酸洗或浸蚀后的工件，若不能马上进入下道工序应如何处理？ 答：涂油。经过脱脂和浸蚀的工件表面活性很高，更容易生锈和受腐蚀，若不能立即进行表面处理或转入下道工序时，工件将再次锈蚀，影响表面处理质量，所以应进行工序间防锈处理。 什么是奥氏体，索氏体，马氏体？ 答：奥氏体（Austenite）也称为沃斯田铁或?-Fe，是钢铁的一种显微组织，通常是?-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体。 γ－Fe为面心立方晶体，其最大空隙为0.51×10－8cm，略小于碳原子半径，因而它的溶碳能力比α－Fe大，在1148℃时，γ－Fe最大溶碳量为2.11%，随着温度下降，溶碳能力逐渐减小，在727℃时其溶碳量为0.77%。 碳溶解在γ铁中形成的一种间隙固溶体，呈面心立方结构，无磁性。奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。在合金钢中除碳之外，其他合金元素也可溶于奥氏体中，并扩大或缩小奥氏体稳定区的温度和成分范围。例如，加入锰和镍能将奥氏体临界转变温度降至室温以下，使钢在室温下保持奥氏体组织，即所谓奥氏体钢。 索氏体钢经正火或等温转变所得到的铁素体与渗碳体的机械混合物。索氏体组织属于珠光体类型的组织，但其组织比珠光体组织细。索氏体具有良好的综合机械性能。将淬火钢在450-600℃进行回火，所得到的索氏体称为回火索氏体（tempered sorbite）。回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状。故回火索氏体比索氏体

带大家认识一下医用金属材料!

带大家认识一下医用金属材料！ 金属医用材料是人类最早利用的医用材料之一，其应用可以追溯到公元前400~300年，腓尼基人将金属丝用于修复牙缺失。随后，经历了漫长岁月的发展，直至19世纪后期，人类成功利用贵金属银对患者的膝盖骨进行缝合（1880年）。人类利用镀镍钢螺钉进行骨折治疗（1896年）后，才开始了对金属医用材料的系统研究。20世纪30年代，随着钴铬合金、不锈钢和钛及合金的相继开发成功并在齿科和骨科中得到广泛的应用，逐步奠定了金属医用材料在生物医用材料中的重要地位。70年代，Ni-Ti形状记忆合金在临床医学中的成功应用以及金属表面生物医用涂层材料的发展，使生物医用金属材料得到了极大的发展。医用金属材料也被称为外科植入金属材料，主要用于诊断、治疗，以及替换人体中的组织或增进其功能。近20年来，虽然金属医用材料相对于高分子材料、复合材料以及杂化和衍生材料等生物医用材料的发展缓慢，但其具有高的强度、良好的韧性及抗弯曲疲劳强度、优异的加工性能等许多其它几类医用材料不可替代的优良性能，是临床应用中最广泛的承力植入材料。尤其随着金属3D打印技术的发展，金属医用材料得到了更广泛的应用，最重要的应用有：骨折内固定板、螺钉、人工关节和牙根种植体等。

常用金属医用材料 临床应用的医用金属材料主要有不锈钢、钴合金、钛合金、形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。 不锈钢 医用不锈钢（Stainless Steel as Biomedical Material）为铁基耐蚀合金，是最早开发的生物医用合金之一，其特点是易加工、价格低廉，耐蚀性和屈服强度可以通过冷加工提高，避免疲劳断裂。不锈钢按显微组织可分为：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢等，被用以制作医疗器械：刀、剪、止血钳、针头，同时被用以制作人工关节、骨折内固定器、牙齿矫形、人工心脏瓣膜等器件。其中，医用应用最多的是奥氏体超低碳不锈钢316L和317L。1987年，316L和317L两种合金已于纳入国际标准ISO 5832和ISO 7153中。1990年，我国制定了相应的国家标准GB 12417，并于1991年开始实施。医用不锈钢钳 医用不锈钢的生物相容性及相关问题，主要涉及到不锈钢植入人体后由于腐蚀或磨损造成金属离子溶出所引起的组织 反应等。大量的临床资料显示，医用不锈钢的腐蚀造成其长期植入的稳定性差，加之其密度和弹性模量与人体硬组织相距较大，导致力学相容性差。由于腐蚀会造成金属离子或其它化合物进人周围的组织或整个机体，因而可在机体内引起某些不良组织学反应，如出现水肿、感染、组织坏死等，从

传统生物医用金属材料的应用现状

传统生物医用金属材料的应用现状，存在问题及解决对策 生物医用金属材料是用于生物医学材料的金属或合金，又称外科用金属材料，是一类惰性材料。此类材料具有高机械强度和抗疲劳性能，是临床应用最广泛的承力植入材料。 此类材料的应用非常广泛，涉及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面。已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金等。此外，还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。 医用金属材料应用中的主要问题是：由于生理环境的腐蚀，会造成金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的蜕变，前者可能导致毒副作用，而后者常常导致材料植入失败。 尽管许多研究讨论了影响生物医用金属材料腐蚀的生理环境指标,但是合理的模拟生理环境迄今仍然未能确定。我们使用一种常用的生物医用金属材料腐蚀研究的模拟生理溶液成分。这些模拟生理溶液均未涉及蛋白质和氨基酸,而蛋白质和氨基酸在金属表面吸附,可以改变它们的钝化特性。由于复合的腐蚀产物各向异性的吸附作用构成了新的活化—钝化电池,从而进一步加剧腐蚀反应。但是,蛋白质和氨基酸对生物医用金属材料腐蚀行为的作用规律尚不清楚。细菌不仅影响金属材料的腐蚀,而且释放的腐蚀产物反过来也影响细菌自身的生灭。微生物腐蚀是金属腐蚀科学领域的一个热点问题,探明无处不在的细菌对金属腐蚀的作用机理,无疑是生物医用金属材料领域又一个亟待解决的问题。 此外，在升温或者有较高应力作用的极化条件下,生物医用金属材料应力腐蚀开裂的孕育时间缩短,裂纹扩展速率增加。当载荷超过断裂韧性值,电位同时处在应力腐蚀开裂区间的条件下,AISI 316L不锈钢的裂纹扩展速率达到2.4× 10-10m s-1。在模拟生理溶液中的裂纹扩展速率明显高于在空气中的数据。值得注意的是,由于矫形植入体设计时,考虑了50%峰值应力的承受极限,从而使腐蚀疲劳的发生几率显著降低,但不能排除各种疲劳过程的交互作用,例如缝隙腐蚀/微动腐蚀,孔蚀/应力腐蚀开裂,孔蚀/腐蚀疲劳,应力腐蚀开裂/腐蚀疲劳等共同作用,均可能造成植入金属材料更为严重的破坏。

带大家认识一下医用金属材料

带大家认识一下医用金属材料 金属医用材料是人类最早利用的医用材料之一，其应用可以追溯到公元前400~300年，腓尼基人将金属丝用于修复牙缺失。随后，经历了漫长岁月的发展，直至19世纪后期，人类成功利用贵金属银对患者的膝盖骨进行缝合（1880年）。人类利用镀镍钢螺钉进行骨折治疗（1896年）后，才开始了对金属医用材料的系统研究。20世纪30年代，随着钴铬合金、不锈钢和钛及合金的相继开发成功并在齿科和骨科中得到广泛的应用，逐步奠定了金属医用材料在生物医用材料中的重要地位。70年代，Ni-Ti形状记忆合金在临床医学中的成功应用以及金属表面生物医用涂层材料的发展，使生物医用金属材料得到了极大的发展。 医用金属材料也被称为外科植入金属材料，主要用于诊断、治疗，以及替换人体中的组织或增进其功能。近20年来，虽然金属医用材料相对于高分子材料、复合材料以及杂化和衍生材料等生物医用材料的发展缓慢，但其具有高的强度、良好的韧性及抗弯曲疲劳强度、优异的加工性能等许多其它几类医用材料不可替代的优良性能，是临床应用中最广泛的承力植入材

料。尤其随着金属3D打印技术的发展，金属医用材料得到了更广泛的应用，最重要的应用有：骨折内固定板、螺钉、人工关节和牙根种植体等。 常用金属医用材料 临床应用的医用金属材料主要有不锈钢、钴合金、钛合金、形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。 不锈钢 医用不锈钢（Stainless Steel as Biomedical Material）为铁基耐蚀合金，是最早开发的生物医用合金之一，其特点是易加工、价格低廉，耐蚀性和屈服强度可以通过冷加工提高，避免疲劳断裂。不锈钢按显微组织可分为：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢等，被用以制作医疗器械：刀、剪、止血钳、针头，同时被用以制作人工关节、骨折内固定器、牙齿矫形、人工心脏瓣膜等器件。其中，医用应用最多的是奥氏体超低碳不锈钢316L和317L。1987年，316L和317L两种合金已于纳入国际标准ISO 5832和ISO 7153中。1990年，我国制定了相应的国家标准GB 12417，并于1991年开始实施。 医用不锈钢钳

生物医用材料黄小叶

生物金属材料 黄小叶 摘要：本文综述了生物医用金属材料在制备工艺、生物相容性等方面的研究进 展，以及生物医用金属材料表面改性的几种方法，并对表面改性在生物金属材料方面做出了展望。 关键词：生物医用金属材；钛合金；表面改性；生物相容性 前言 金属材料具有高强度、高硬度以及较好的韧性和抗冲击性，在承载部位的应用尤为重要，是临床医学领域广泛使用的材料之一。最常见的用途是作为人工假体、矫形物等承力材料应用于口腔、矫形外科等硬组织系统。它包括医用不锈钢、医用钴合金、钛合金、形状记忆合金、钽铌锆合金以及医用磁性合金等，具有良好的力学性能、较好的生物相容性和耐蚀性。现在使用的各种生物体用材料中，没有一种能满足临床使用的各项要求, 如高耐磨性、优良的生物相容性、高耐蚀性等。可采用表面处理的方法对生物体用金属材料进行表面改性，使基体的金属特性与基体的表层生物活性更好地结合起来，为金属生物材料的应用打下良好的基础。 钛及其合金 低模量型钛合金由无毒、不致敏的元素组成，如(成分均以wt％表示)已经开发用于医学及牙科方面。由于这种合金模量低，可有效促进骨损坏的愈合及再生。这一作用已由向兔胫骨损伤植入髓内金属棒获得证实。以Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr金属植入兔的骨组织得到良好复原。 # 这类合金还有望用于牙科修复，如牙冠的镶嵌等。采用重复氧化钙涂层技术将高熔点钛合金(如Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr)用于补牙正在研究中。此外，还研究了采用普通的氧化镁基材料将低熔点钛合金用于固定的牙科修复。钛及其合金不但可用于植入，而且可用于牙科固定手术。目前，还没有比钛合金更好的金属材料用于临床。不久前，采用计算机辅助设计肼算机辅助制造技术用于牙科修复受到关注。不锈钢和钻合金 无镍不锈钢和钴合金在生物医学中的应用受到重视。由于镍是致敏元素，因而氮不锈钢(即无镍奥氏体不锈钢)获得发展。用普通方法制成的无镍不锈钢，由于含锰量高，不易通过锻造而使其变形。为解决这一难题，开发出一种新的无镍不锈钢制造工艺。第一步制出铁素体不锈钢产品在高温下在氮气中加热。氮气扩散进铁素体不锈钢产品，最终可制成无镍奥氏体不锈钢产品。由于氮的扩散深度仅达表面下几个毫米，因而此工艺只适于制造钢丝之类的小直径制品。拉伸强度超过316L钢，但延伸率却不及316L钢，对1473K下吸氧129．6ks的Fe．24Cr和Fe．24Cr-2Mo不锈钢，仅在表面以下2mm深度内可获得完全的相。在实体模拟环境中，无镍不锈钢的耐蚀特性良好，与普通奥氏体不锈钢相比，无镍不锈钢拥有良好的细胞兼容性。

医用金属材料的研究进展

医用金属材料的研究进展 姓名：因 学号： 专业：材料

摘要：介绍了医用金属材料目前的研究现状、性能和应用,指出了医用金属材料 应用中目前存在的主要问题,阐述了近年来生物医用金属材料的新进展1。Medical metal materials with high strength toughness, fatigue resistance, easy processing and forming excellent properties become clinical dosage biggest and wide application of biomedical materials. 关键词：医用金属种类应用研究进展 一生物医用金属材料的简介 生物医用材料是指能够植入生物体或与生物组织相结合的材料,可用于诊断、治疗,以及替换生物机体中的组织、器官或增进其功能。生物医用金属材料是用作生物医用材料的金属或合金，又称外科用金属材料或医用金属材料，是一类惰性材料2。这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能，是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛，遍及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面。除了要求它具有良好的力学性能及相关的物理性质外，优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变，前者可能导致毒副作用，后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有纯金属钛、钽、铌、锆等、不锈钢、钴基合金和钛基合金等3。 二生物医用金属材料的特性 2.1材料毒性 生物医用金属材料的毒性主要来自金属表面离子或原子因腐蚀或磨损进入周围生物组织，由此作用于细胞，抑制酶的活性，组织酶的扩散和破坏溶酶体。具体可表现为与体内物质生成有毒化合物。并且金属离子进入组织液，会引起水肿、栓塞、感染和肿瘤等。一般才用的降毒方法包括合金化、提高耐蚀性、提高光洁度、表面涂层等4。 2.2生理腐蚀性 生物医用金属材料的生理腐蚀性是决定材料植入后成败的关键，其产物对生物机体的影响决定植入器件的使用寿命。 2.3力学性能 生物医用金属材料需要有足够的强度与塑性。一般说来，对人工髋关节金属材料的要求是：屈服强度>450Mpa；抗拉强度>800Mpa；疲劳强度>400Mpa；延伸率>8%。通常材料的弹性模量大于骨的弹性模量，由此会使得材料与骨应变不同，界面处发生的相对位移造成界面松动；除此产生应力屏蔽，引起骨组织的功能退化或吸收8。 2.4耐磨性 耐磨性影响植入摩擦器件的寿命；以及可能产生有害的金属微粒或微屑，导致周围组织的炎性、毒性反应。可通过提高硬度，表面处理等方法进行改善。 三医用金属材料的种类

金属材料表面处理

金属材料表面处理 一，金属材料简介 金属材料是具有光泽、延展性、导电、传热等性能的物质,除汞外,在常温下均为固体。金属具有较高的强度、硬度及韧性.金属材料通常分为两大类,一类主要以铁为主,因其色为黑色,故称黑色金属。这一类的金属也是工业产品中用途和用量最大的一类,约占金属材料的另一类为有色金属,即除了铁以外的其他金属,如金、银、铜、锡、镍、铝等,因各具不同色彩,故称有色金属。此外,在有色金属中,金、铂、铱等金属因储量稀少,故称稀有金属将一种金属与其他元素熔和而成的物质,则称合金。合金的物理性质已经与原来的金属不同,一般合金比纯金属具有更良好的性能。大多数金属都可以通过添加其他金属或非金属元素来改善本身的性能,并研制出新的金属材料。 工业产品生产中用量最大的黑色金属,包括铸铁和钢。铸铁又称生铁,其含碳量在之间,并含有磷、硫、硅等杂质。物理性能硬而脆,不易拉伸,价格较低,常用于机械的支架和基础等部件。 有色金属中的铝是现代工业产品中最常用的金属材料之一。纯铝外观呈银白色,质轻,导电及导热性能良好,延展性好,熔点低,便于铸造加工和焊接。铝常常和镁、锰、铁、铜、镍等其他金属元素制成合金,可有效地提高强度和硬度。如铝锰合金和铝镁合金等具有耐腐蚀、高强度、焊接和抛光性能优良等特点,铝镁合金还有航空工业的重要材料,飞机制造的主要材料。铝是世纪中应用最广泛的金属材料,从年起的年间,世界铝的产量提高了5倍。 铜也是用途最广泛和用量最大的有色金属之一。纯净的铜呈紫色,具有良好的延展性,导电性和导热性,是电气工业的良好材料。铜的合金在工业产品的生产中广泛运用。黄铜是铜与铝的合金,铸造五金和乐器制作的材料。黄铜是金属材料中历史最悠久的材料之一。因其具有铸造性能好的特点而常作为铜像、工艺品和机械部件的用材。白铜是铜与镍的合金,常用于家庭用品、工艺品和货币制造。 二，处理工艺 由于金属材料良好的材料特性被广泛的运用到我们的日常生活中。金属材料或制品的表面受到大气、水分、日光、盐雾霉菌和其他腐蚀性介质等的侵蚀作用,会引起金属材料或制品失光、变色、粉化或裂开,从而遭到损坏。因此，对金属材料的表面处理工艺的了解和掌握显得十分重要。 金属材料表面处理工艺主要包括表面精加工处理、表面层改质处理、表面被覆三种，这三种处理工艺的功效,一方面是保护产品,即保护材质表面所具有的光泽、色彩和机理等而呈现出的外观美,并延长产品的使用寿命,有效地利用材料资源。另一方面起到美化、装饰产品的作用,使产品高雅含蓄,表面有更丰富的色彩、光泽变化,更有节奏感和时代特征,从而有利于提高产品的商品价值和竞争力。

金属材料表面处理简介

金属表面处理种类简介 电镀/电泳/磷化/发黑/抛丸/喷丸/喷砂/钝化/喷涂/抛光/镀铬/镀镍 电镀 镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。 电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。 电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 镀铬 镀铬层具有很高的硬度，根据镀液成分和工艺条件不同，其硬度可在很大范围400～1200HV内变化。镀铬层有较好的耐热性，在500℃以下加热，其光泽性、硬度均无明显变化，温度大于500℃开始氧化变色，大于700℃硬度开始降低。镀铬层的摩擦系数小，特别是干摩擦系数，在所有的金属中是最低的。所以镀铬层具有很好的耐磨性。

镀铬层具有良好的化学稳定性，在碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸中均不发生作用，但能溶于氢氯酸（如盐酸）和热的硫酸中。在可见光范围内，铬的反射能力约为65%，介于银（88%）和镍（55%）之间，且因铬不变色，使用时能长久保持其反射能力而优于银和镍。 镀镍 通过电解或化学方法在金属或某些非金属上镀上一层镍的方法，称为镀镍。镀镍分电镀镍和化学镀镍。电镀镍是在由镍盐（称主盐）、导电盐、pH缓冲剂、润湿剂组成的电解液中，阳极用金属镍，阴极为镀件，通以直流电，在阴极（镀件）上沉积上一层均匀、致密的镍镀层。从加有光亮剂的镀液中获得的是亮镍，而在没有加入光亮剂的电解液中获得的是暗镍。 1、厚度均匀性厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消耗的成份能及时得到补充，镀件部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。 2、镀件不会渗氢，没有氢脆，化学镀镍后不需要除氢。 3、很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等比电镀镍好。

医用金属

医用金属材料的表面处理 ——医用钛合金的表面处理 在所有生物医用材料中，金属材料应用最早，而且在目前临床中的应用也仍最为广泛。金属材料用作生物医学材料主要用来修复骨骼、关节、牙齿以及血管等。最初用于临床的金属材料是具有一定抗蚀性能的不锈钢，其中最为常用的是346L奥氏体不锈钢。以后又发展了Co-Cr合金，此系列合金在生物环境中具有更好的抗腐蚀性， 初期对钛应用的发展很慢. 自从60年Brane- mark将钛合金用作口腔种植体后，钛作为外科植入材料才得到 了广泛发展。近年来钛及其合金以其与骨相近似的弹性模量、良好的生物相容性及在生物环境下优良的抗腐蚀性在临床上得到了越来越广泛的应用。 医用钛合金的发展可分为3个阶段：首先是以纯钛和Ti6Al4V合金为代表的第一阶段, 第二阶段Ti5Al2.5Fe 和Ti6Al7Nb等新型合金为代表，第三阶段以具有更好生物相容性和更低弹性模量的钛合金为代表。尽管近年来文献报道有多种新型医用钛合金问世，但目前临床广泛使用的钛合金仍以Ti6Al4V合金为主。总体来讲，目前使用 的钛合金主要存在以下几个方面的问题：（1）生物活性不理想。钛合金作为生物惰性材料植入体内，虽然与骨之间具有良好的生物相容性，但其与自然骨的成分截然不同，植入后种植体周围无纤维包囊形成，钛合金与骨之间只是一种机械嵌连性的骨整合，而非强有力的化学骨性结合。（2）耐磨性能较差。由于钛合金具有低的塑性 剪切抗力和加工硬化性能。同时表面氧化膜TiO2易于剥落, 对亚表层起不到很好的保护作用, 因而裸的钛合金不足以抵抗由相对运动引起的粘着和磨粒磨损, 磨损产生的磨屑会引起关节置换的无菌松动，并最终导致置换失败。（3）耐蚀性能有待进一步提高。金属材料的耐蚀性能将直接影响到其生物相容性。在正常条件下，钛合金表面 会生成一种十分稳定而连续的、结合牢固的氧化物钝化膜，因此通常具有良好的耐蚀性能。但由于人体环境的复杂性，在外力和体液的侵蚀下，表面钝化膜有可能被剥离、溶解，因此，在使用过程中会有物质释放到组织中，在生物体内产生毒性、炎症、血栓等反应。 针对医用钛合金存在的不足可从两方面入手：一是从材料本体着手，开发综合性能更优异的新型钛合金； 二是从材料表面着手，采用表面工程的方法对钛合金进行表面改性，使钛合金的综合性能大幅度提高，从而更适合于医学应用的要求。基于此近年来钛合金表面改性已成为生物材料学科最活跃、最引人注目和发展最迅速的领域之一。钛合金表面技术的发展大致经历了3个阶段：一是以电镀、热扩散为代表的传统表面技术阶段；二是以 等离子体、粒子束、电子束的应用为标志的现代表面技术阶段；三是现代表面技术的综合应用和膜层结构设计阶段。为了提高钛合金种植体的表面活性，改善钛合金的耐磨损和耐腐蚀性能，通过多种表面改性的方法来实现。 为了改善医用钛合金的生物活性，提高其血液相容性，通常是在钛合金表面制备一层生物活性陶瓷涂层。 业已研究的生物活性陶瓷涂层体系主要有羟基磷灰石、氟磷灰石、磷酸三钙、MgO-CaO-SiO2生物玻璃等，其中对前3 种陶瓷涂层研究较深入。目前，生物陶瓷涂层制备方法主要有：等离子喷涂法、电泳沉积法、离子束溅射法、射频磁控溅射法、浸渍涂层法、离子束动态混合法、激发物激光沉积法、溶胶-凝胶法、仿生溶液生长法、整合-烧结法和浸涂-烧结法等。 羟基磷灰石是构成人体硬组织（如骨和牙齿）的主要无机成分，占人骨无机成分的77%，齿骨中高达97%，其分子式为Ca10 ( PO4 ) 6 ( OH ) 2，晶体属六方晶系。羟基磷灰石涂层对人体无毒、无害、无致癌作用，具有很好的生物相容性和生物活性，其表面可与生理环境发生选择性的化学反应，诱导和促进新生骨组织在其表面生长，使机体长入羟基磷灰石涂层的金属种植体表面孔洞，在界面上与骨形成牢固的化学结合，并能抑制金属离子从种植体中释放到周围骨组织。采用等离子喷涂法在钛合金表面制备羟基磷灰石涂层，研究了羟基磷灰石涂层的应力状态和应力分布，着重考查了涂层表面和涂层与基体界面处的残余应力状态，发现在等离子喷涂过程中涂层温度和不同的冷却介质对羟基磷灰石涂层的残余应力状态有重要的影响。研究了激光熔覆羟基磷灰石生物陶瓷涂层在Hank s溶液中的溶解特性，并通过X 射线衍射、扫描电镜和傅里叶变换拉曼光谱仪考察了浸入溶液前后涂层的