阳极氧化电压对β型Ti-12Mo-3Nb钛合金表面形貌和亲水性的影响

唐萍¹，江少群^1,2，徐丽娟³，王刚¹

1. 河海大学力学与材料学院2. 南通河海大学海洋与近海工程研究院3. 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院

摘 要：在医用钛合金表面制备TiO₂纳米管阵列是提高其生物相容性的有效手段。以成本相对较低的新型β型生物钛合金Ti-12Mo-3Nb为对象,在含NH₄F（0.5%）的丙三醇水溶液中,利用阳极氧化法在其表面制备TiO₂基纳米管阵列,研究阳极氧化电压（20～50 V）对纳米管阵列形成过程、形貌以及亲水性的影响。结果表明,Ti-12Mo-3Nb合金表面存在分区氧化现象,分区氧化程度随氧化电压增大而增强;富含Mo、Nb元素区域TiO₂基纳米管阵列呈"蜂巢状",纳米管管径较小,且随氧化电压变化不明显;Mo、Nb含量较低区域的阵列生长方式主要有两种,即纳米管相互堆叠呈锥形塔状向下逐层生长或垂直试样表面有序生长,阵列具体形貌受纳米管形成速度、溶解速度以及F^-在电场力作用下的扩散速度综合影响;25～50 V阳极氧化处理后Ti-12Mo-3Nb钛合金亲水性大幅度提升,合金表面微纳双结构有利于水的浸润,适当增大氧化电压会导致微纳结构增多,从而促进亲水性提升,经50 V阳极氧化3 h后合金接触角可低达14.5°左右。

关键词：Ti-12Mo-3Nb;β型钛合金;阳极氧化;TiO₂基纳米管阵列;亲水性;