Page 55 - 南京医科大学学报自然科学版
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第42卷第10期 高红媛,周以恒,邱 憬. 模拟过氧化微环境中的钛表面特性及其腐蚀行为研究[J].
2022年10月 南京医科大学学报(自然科学版),2022,42(10):1394-1401 ·1397 ·
BSA 组与对照组无明显差异,而含H2O2实验组试件 529.9 eV(O )处的 2 个峰,且 HBSS+ H2O2组的 O 1s
2-
表 面 的 O 1s 峰 则 明 显 呈 现 531.5 eV(OH )处 和 峰在4组中最为显著。
-
HBSS组 HBSS+BSA组 HBSS+H2O2组 HBSS+BSA+H2O2组
000
5
×
000
10
×
图1 纯钛试件在4种不同模拟体液中浸泡7 d后的扫描电镜观察图像
Figure 1 SEM images of pure titanium specimens after 7 days of immersion in four different simulated body fluids
A O 1s B C
O kll Ti 2p C 1s
HBSS+BSA+H2O2 N 1s
HBSS+BSA+H2O2
HBSS+BSA+H2O2
强度 HBSS+H2O2 强度 强度 OH - O 2-
HBSS+H2O2 HBSS+H2O2
HBSS+BSA
HBSS+BSA HBSS+BSA
TiO2 TiO2
HBSS
HBSS HBSS
1 200 1 000 800 600 400 200 0 468 466 464 462 460 458 456 454 534 532 530 528 526
结合能(eV) 结合能(eV) 结合能(eV)
A:XPS广谱;B:Ti 2p的XPS高像素窄谱;C:O 1s的XPS高像素窄谱。
图2 纯钛试件在4种不同模拟体液中浸泡7 d后的XPS表面元素分析
Figure 2 The XPS analysis of surface elements of pure titanium specimens after 7 days of immersion in four different
simulated body fluids
2.3 电化学阻抗谱分析 于75°~80°。由图可见,3种电化学阻抗谱图的结果
以不同模拟体液为电解质对纯钛试件进行电 保持一致。
化学腐蚀测试获得的代表性EIS谱见图3。图3A为 采用合适的等效电路对上述电化学阻抗谱数
奈奎斯特(Nyquist)图,各组试件呈现为不同半径的 据进行拟合。图 4 中的 Rs (RctQ)等效电路模型可解
容抗弧,其中 HBSS+H2O2组的半径最小,加入 BSA 析 HBSS 组和 HBSS+H2O2组纯钛试件的阻抗谱,而
后半径又有所增大。容抗弧的半径与材料的耐腐 Rs (RproQ)(RctQ)为HBSS+BSA 组和HBSS+BSA+H2O2
蚀性能呈正相关,即半径越大,耐腐蚀性能越好。 组试件的等效电路模型,两者均体现表面氧化层的
图3B为波特阻抗图,显示不同模拟体液中纯钛试件 典型特征。在这些模型中,Rs表示电解质电阻;Rpro
在各频率区段的阻抗绝对值,其中 HBSS+H2O2组在 表示蛋白质吸附膜电阻;Rct为电荷转移电阻,代表
低频区的阻抗幅度最低,表明试件的耐腐蚀性能最 表面氧化层的抗腐蚀性,与腐蚀速率成反比;Q表示
弱。图 3C 为波特相位图。相位角可用于评价材料 恒定相位元件(constant phase elemant,CPE),由于纯
表面氧化膜结构的完整度,相位角越高,提示材料 钛试件采用SiC砂纸打磨获得粗糙表面,故在EIS拟
[9]
的表面结构越稳定、致密 。在最低频率 0.01 Hz 合中使用CPE代替纯电容,CPE包括电容Y0和弥散
处,HBSS+H2O2组的相位角降至 57°,其余 3 组则介 指数,代表了从理想电容行为的转变。表 1 为拟合