Anhui University of Technology Nieuwe resultaten om de effectiviteit van medische oppervlaktebescherming van titaniumlegering te verbeteren

Onlangs publiceerde het team van professor Zhang Shihong van het Key Laboratory of Advanced Metal Materials Green Preparation and Surface Technology van het Ministerie van Onderwijs van de Anhui University of Technology de nieuwste onderzoeksresultaten over de oppervlaktebescherming van medische titaniumlegeringen in het internationale gezaghebbende tijdschrift Corrosion Science.

Medische titaniumlegering is het materiaal bij uitstek geworden voor menselijke implantaten vanwege het lichte gewicht, de hoge specifieke sterkte, uitstekende biocompatibiliteit en corrosieweerstand, enz. De langdurige dienst in de menselijke omgeving veroorzaakt echter gemakkelijke corrosie en slijtage, wat de functie van titanium implantaten.

Zirkoniumnitride (ZrN) coatings vervaardigd door middel van Physical Vapour Deposition (PVD) technologie hebben uitstekende anti-slijtage eigenschappen en biocompatibiliteit, waardoor ze een belangrijke beschermende coating zijn voor botimplantaten. De aanwezigheid van kolomvormige korrelgrenzen en groeidefecten in ZrN-coatings biedt echter "kanalen" voor de penetratie van corrosieve media, waardoor hun corrosie- en corrosieve slijtage-eigenschappen worden verminderd en hun verdere toepassing op botimplantaten wordt beperkt.

Door de laag zirkoniummetaal (Zr) in de ZrN-coating te introduceren, vormde het onderzoeksteam een ​​Zr/ZrN-meerlaagse coating om de kolomvormige korrelgrenzen en groeidefecten van de coating te verminderen, waardoor de corrosie- en corrosieweerstand van de coating in gesimuleerde menselijke oplossingen.

De resultaten laten zien dat de Zr-laag in de meerlaagse coating bij voorkeur een passiveringsfilm van zirkoniumdioxide (ZrO2) kan vormen en dat de meerlaagse structuur de penetratie van corrosieve media effectief kan remmen, waardoor deze een goede corrosieweerstand heeft. Ondertussen remt de introductie van de Zr-metaallaag de scheuruitbreiding tijdens het slijtageproces, waardoor de corrosie- en slijtageprestaties van Zr/ZrN-meerlaagse coatings verder worden verbeterd.

Naar verluidt onthult het onderzoekswerk de penetratiewet van corrosieve media in de meerlaagse coating en het mechanisme van passiveringsfilmvorming, en verduidelijkt het interactiemechanisme tussen corrosieve media en scheuren tijdens het corrosie- en slijtageproces, wat een theoretische basis kan vormen voor de verdere toepassing van Zr / ZrN meerlaagse coating ter bescherming van het oppervlak van medische titaniumlegeringen.

Anhui University of Technology is de eerste eenheid van de paper, teamlid Associate Professor Cai Fei is de eerste auteur en corresponderende auteur van de paper, Class of 2019 masterstudent Zhou Qi is de co-eerste auteur van de paper, en Zhang Shihong is de co-corresponderende auteur van het artikel. De bovenstaande onderzoeksresultaten werden ondersteund door de Natural Science Foundation van de provincie Anhui en het Natural Science Research Project van de Anhui University en andere programma's.