Page 55 - 南京医科大学学报自然科学版

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

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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