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所属单位：材料科学与技术学院

发表刊物：金属学报

关键字：Ta-N涂层;Ti-6Al-4V合金;电化学腐蚀;钝化膜;半导体特性;

摘要：为了改善植入钛合金材料在人体环境中耐蚀性能,采用双阴极等离子反应溅射沉积方法,在医用Ti-6Al-4V钛合金表面制备了厚度为40 mm、平均晶粒尺寸为12.8 nm的Ta 2 N纳米晶涂层。采用纳米压入仪、Vikers压痕仪和划痕仪考察了Ta 2 N纳米晶涂层的硬度、弹性模量、韧性以及涂层与基体间的结合力。结果表明,Ta 2 N涂层的硬度和弹性模量分别为（32.1±1.6）GPa和（294.8±4.2）GPa,涂层与基体的结合力为56 N;在压入载荷为0.49 9 .8 N下,Vikers压痕表面以及横断面均未观察到微裂纹,反映其具有较高的压痕韧性。采用动电位极化、电化学阻抗谱、恒电位极化和电容测量（Mott-Schottky）等多种电化学表征技术,对Ta 2 N涂层在Ringer’s生理溶液中的电化学腐蚀行为进行了深入研究,并从钝化膜组成、致密性和半导体特性3个方面探讨了涂层的腐蚀防护机理。结果表明,在Ringer’s生理溶液中,Ta 2 N涂层表面形成的钝化膜更加致密,其腐蚀抗力明显优于Ti-6Al-4V合金。XPS分析结果表明,在较低的极化电位下,Ta 2 N涂层的钝化膜主要由TaO x N y 构成,随着外加极化电位的升高,其进一步氧化形成Ta 2 O 5 ;电容测试结果表明,Ta 2 N涂层表面所生成的钝化膜具有n型半导体特征,其施主浓度和载流子扩散系数明显低于Ti-6Al-4V合金表面生成的钝化膜。

是否译文：否

发表时间：2018-03-11

合写作者：鲍习科,蒋书运

通讯作者：徐江