摘要：目的研究负向电流密度对TC4钛合金在含Ca-、P-的电解液体系中微弧氧化形成生物陶瓷膜的影响,为钛合金微弧氧化生物学改性提供参考。方法采用交流脉冲微弧氧化技术在TC4合金表面制备生物陶瓷膜,通过SEM、EDS、XRD、EIS观察分析不同负向电流密度下微弧氧化膜的生长过程、膜层结构及化学组成,利用划痕实验表征了负向电流密度对膜/基结合强度的影响。结果钛合金在含Ca-、P-的电解液体系中微弧氧化时,陶瓷膜均由金红石TiO2、锐钛矿TiO2及少量的钙磷非晶态化合物组成,但随着负向电流密度的增加,膜层中Ca、P含量小幅提高,锐钛矿TiO2的占比逐渐减少,Ca/P摩尔比则始终保持在1.67左右。负向电流的加入虽然会使膜层生长速率下降,但膜层表面的微裂纹明显减少,膜层与基体之间的结合强度有所提高。加入3A/dm^2负向电流后,氧化膜开裂的临界载荷(Lc)由未加负向电流时的(15.1±0.5)N增加至(19.9±0.5)N。结论加入负向电流,可以提高膜/基界面结合强度,减少氧化膜中的裂纹缺陷,理论上更利于保证钛合金植入体与骨骼粘结成功。

关键词：钛合金 微弧氧化 生物陶瓷膜 负向电流 结合强度 

单位：南昌航空大学材料科学与工程学院; 南昌330063; 西安航空发动机集团有限公司材料检测研究中心; 西安710021