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探索钛及钛合金表面阳极氧化技术在医疗器械产品中的应用

[ 作者:钛业资讯 | 发布时间:2022-03-15 | 浏览:168

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钛及钛合金是一类重要的医用金属材料,被广泛应用于医疗器械制造中,具有良好的物理性质与化学性质。基于此,先从生物相容性、耐磨性、耐腐蚀性等方面对钛及钛合金特性分析进行分析,再从氧化着色方法、氧化膜性质两个方面分析钛及钛合金表面氧化技术。最后,从骨科、矫形外科、微创手术等方面分析钛及钛合金在医疗器械产品中的应用,从而提高钛及钛合金的医疗应用水平。

(一)钛及钛合金表面氧化方法

采用阳极氧化技术对钛及钛合金表面进行氧化,具体方法如下:将钛及钛合金作为阳极,稳定性较强的带电材料作用阴极,将盐溶液作为电解液,通过电化学反应使钛及钛合金表面形成氧化膜。氧化膜的厚度、颜色等主要由反应时间、电压决定,具体内容如下:氧化膜的主要成分为,在电极通电后,将会在阳极生成,并且附着在阳极表面,在钛及钛合金外部形成氧化膜。随着反应时间的不断进行,氧化膜的厚度将会逐渐增加,并且颜色也会逐渐加深。当反应电压增加时,电化学反应的速率将会加快,氧化膜的厚度同样会增加。氧化膜的颜色可以通过槽电压进行控制,可以使氧化膜呈现出不同的颜色,如黄、绿、蓝等,使其带有一定的颜色。

(二)钛及钛合金氧化膜特性分析

1、氧化膜颜色

钛及钛合金经过阳极反应后,氧化膜将会呈现出不同的颜色,并且使其钛及钛合金的性质更加地稳定。氧化膜颜色在医疗器械中的作用主要体现如下:首先,氧化膜可以对钛及钛合金进行包裹,防止内部金属离子向人体组织中扩散,避免人体组织受到金属毒性的侵蚀,使钛及钛合金与人体更加地兼容。其次,通过氧化膜颜色可以对手术区域进行区分,避免手术区域出现混淆,保障手术能够顺利完成。最后,氧化膜颜色可以提高视觉体验,使钛及钛合金看起来更加的美观。例如:在义齿色彩方面,通过对氧化膜颜色的调节可以使义齿的颜色更加地丰富,满足人们的审美需求。由此可见,在阳极氧化反应中,对氧化膜的颜色进行控制非常重要,可以有效地提高医疗器械的质量,并且使其看起来更加的美观。

2、氧化膜形貌

钛及钛合金氧化膜的形貌需要通过电子显微镜进行观察,其形貌特征主要体现在以下几个方面:第一,氧化膜表面较为粗糙,均匀地对合金表面进行覆盖,厚度在 3-5 之间,可以有效地提高钛及钛合金的耐腐蚀性和耐磨性,并且防止金属元素析出。第二,氧化膜与钛及钛合金表面接触良好,可以有效地避免氧化膜发生脱落,保障医疗器械具有良好的质量。第三,氧化膜表面疏松多孔,这一结构有利于人体组织与钛及钛合金的契合,使人体组织能够快速地附着在其表面,进而促进骨组织的生长,加快骨组织的愈合。

3、氧化膜元素

氧化膜能够呈现出不同的颜色与其元素组成有关,包括 C、O、Ti、Al、V 等多种元素。例如:金色氧化膜主要元素含量为:C:2.30%、O:23.55%、Ti:66.31%、Al:4.25%、V:2.59%;蓝色氧化膜主要元素含量为:C:3.94%、O:14.21%、Ti:74.18%、Al:5.09%、V:2.84%;绿色氧化膜主要元素含量为 :C:1.79%、O:34.07%、Ti:57.06%、Al:3.31%、V:2.36%。而且,氧化膜颜色的深浅还与其厚度有关,厚度越大,氧化膜的颜色越深;厚度越小,氧化膜的颜色越浅。对于黑灰色氧化膜,除了包含上述五种元素之外,还含有 Na、P、Si 等元素。氧化膜元素的引入途径主要包含两个方面:一方面,钛及钛合金本身含有的元素,如 Ti、Al 等。另一方面,来自电解液中的元素,如 Na、P、O 等。当氧化膜反射光线时,将会发生干涉现象,进而使氧化膜呈现多种色彩。