水热灭菌处理对tin陶瓷层性能的影响
种植牙已经成为恢复牙齿功能的重要途径，该系统一个重要的组成部分是“植入体”。植入体通常由纯钛制成，与其他金属如不锈钢相比来说，纯钛表现出良好的骨结合，耐腐蚀，适当的弹性模量和低密度。虽然钛种植体被广泛使用，但牙菌斑总是形成于种植体周围，它的积累可能导致细菌入侵，并且造成组织破坏，一般认为牙根部组织与种植体接触处易产生种植体周围炎。因此要保持种植体的良好，必须经常除去牙菌斑。然而，纯钛种植体没有足够的硬度，用不锈钢等工具清理过程中表面会遭到破损，造成粗糙度上升。粗糙面的形成，反而有利于细菌的粘附和牙菌斑的形成，因此，为了避免表面损伤，必须提高纯钛种植体的表面硬度。氮化钛涂层（TiN）已被广泛应用于工业领域来提高纯钛器件表面硬度，因为其坚硬，化学惰性，具有低的摩擦系数。二氧化钛具有优良的骨传导性，成骨细胞的反应在TiO2涂层钛显着改善已被证实。基于此，我们首先将利用TiN涂层来提高钛的硬度，然后通过对TiN涂层进行部分氧化，在其表面制备TiO2，以提高TiN涂层钛骨传导性。为了避免牺牲硬度来实现表面氧化，TiO2层应尽可能薄，因此，一些商业方法，如微弧氧化，是不能使用的，必须采取温和的氧化方法，氧化应集中在TiN涂层的表面层。本研究通过热水处理来实现对TiN涂层的钛的表面氧化，分析了处理温度对TiN性能的影响。结果表明，TiN涂层的表面氧化可以通过水热处理来实现，100?C被选为最佳处理温度，在此温度下，TiN涂层表面被部分氧化，而没有发生形貌和硬度变化，润湿性也得到了改善。关键字：TiN陶瓷层；水热处理；润湿角；显微硬度Abstract目录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2医用钛合金简介 2
1.2.1生物材料 2
1.2.2钛及其合金在医疗领域的应用 4
1.2.3医用钛合金表面改性技术 6
1.3 TiN涂层在医疗机械领域的应用 7
1.3.1钛表面TiN涂层的特点和制备方法 7
1.3.2 TiN涂层各力学参数测试方法 8
1.3.3 TiN涂层在医疗器械领域的应用 9
1.3.4 TiN涂层作为骨科植入物表面涂层的缺点 9
1.4研究思路及目的 9
第二章 实验
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
金表面改性技术 6
1.3 TiN涂层在医疗机械领域的应用 7
1.3.1钛表面TiN涂层的特点和制备方法 7
1.3.2 TiN涂层各力学参数测试方法 8
1.3.3 TiN涂层在医疗器械领域的应用 9
1.3.4 TiN涂层作为骨科植入物表面涂层的缺点 9
1.4研究思路及目的 9
第二章 实验材料和实验方法 11
2.1 实验材料 11
2.2实验设备 11
2.2.1 CM30电阻加热炉 11
2.2.2 特氟龙容器 12
2.2.3 S3000N扫描电子显微镜 13
2.2.4超高精度表面三维形貌仪 13
2.3试验方法 13
2.3.1前处理 13
2.3.2氮化处理 14
2.3.3 X射线衍射实验 14
2.3.4显微硬度的测定 14
2.3.5润湿角的测定 15
2.3.6 水热处理 15
第三章 TiN涂层的制备及性能表征 16
3.1前言 16
3.2材料和方法 16
3.2.1气体氮化 16
3.2.2 TiN涂层的表面特征 17
3.3结果 17
3.3.1 TiN涂层的外观 17
3.3.2 TiN涂层的相组成 18
3.3.3TiN涂层的表面硬度 20
3.4 讨论 21
3.5 本章小节 21
第四章 TiN涂层水热处理部分氧化 22
4.1 前言 22
4.2 材料和方法 22
4.2.1水热处理 22
4.2.2表征 22
4.2.3统计分析 22
4.3结果 23
4.3.1表面形貌与粗糙度 23
4.3.2表面化学成分 25
4.3.3表面润湿性 26
4.3.4表面硬度 27
4.4讨论 28
4.5 本章小结 28
结论 29
参考文献 30
致谢 32
第一章 绪论
1.1课题背景及意义
从古至今，牙齿的健康情况一直被人们所关注，人们不断的对牙齿的植牙以及保养技术进行改革与创新。虽然在临床上使用人工种植牙技术已经将近半个世纪，而且效果十分显著，一直被大家所期望，但是仍然存在着很多问题：（1）愈合时间较长，种植体植入体内到愈合需要至少6～12周的时间，这对种植修复的临床应用有一定程度的限制；（2）种植体与骨的结合率只有50～65%，这样低的结合率影响了种植体的长期稳定[1]。研究表明，大部分的人工种植牙的失败都是发生在种植体早期愈合的过程中，这个愈合过程越长，各种不安全因素对种植体的影响就越大，种植失败的几率就越高。所以为了缩短修复时间，更重要的是让人工种植牙变得更安全，更快更好的种植体与骨的结合仍然是我们追求的目标[2]。
骨内种植体的基本结构：
（1）种植桩：暴露在口腔内的部分，这是在制作义齿或者人造冠的固定体；
（2）种植体：埋在牙槽骨的部分，形状有螺旋状、叶状、和柱状等，它和组织有多面的接触面，由于表面有孔或有粗糙面，所以能够与骨产生良好的接触关系，种植体是人工种植牙成功与否的关键部分；
（3）种植颈：位于种植体和种植桩之间的部位，不同类型的种植体决定了其颈部的形状和构造不同，但是种植颈是种植后并发症发生的主要部位，对上皮袖口的完整性有直接影响，因此该部位与预防植入后局部感染有关。
目前的人工种植牙手术的成功受多种因素限制[3]，最关键的就是在术后3～6个月内避免牙齿出现创伤性的松动，所以研究如何提高早期植牙的稳固性显得尤为重要，使之能够承受日常生活中各种难以避免的创伤就成了如今人工种植牙技术的进一步突破点。
人工种植牙发展迅速，技术也越来越成熟，越来越多的材料被开发出来当做种植体[4]，例如银、黄金、宝石、瓷等。除此之外还有很多的优异的抗腐蚀和高强度的金属材料，近几年最最常使用的就是钛作为种植体。钛种植牙材料之所以能够得到人们的青睐，是因为它的优异性能。
钛种植牙的特点：
钛合金材料的稳定性十分优异，它不会因为高温、高压或各种液体的浸泡或者紫外线照射处理而发生变性，而且还不会有消毒物质的残留，完美保证了手术的可靠性和安全性；
钛合金的理化性质也十分的优异，质量轻、高强度和防锈性能好，不仅仅可以在牙种植方面可以使用，还可以在人工骨及关节、心脏起搏器的医疗上的到应用；
钛合金的耐磨、耐腐蚀性是由于其表面有层氧化膜，被氧化常温下稳定，弹性模量低，与骨接近，可以产生共振，生物相容性十分好，无毒无害，用在人体内进行治疗或替换比较安全。
但是钛合金也不是万能的也会有许多的局限性[5]，它的长久性和硬度还需要改善，所以需要本次试验的氧化和氮化处理，然后进行热处理，寻求最适合种植体的状态。
1.2医用钛合金简介
1.2.1生物材料
生物材料（Biological materials）又称生物工艺学或生物技术[6]。生物材料是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或者替换那些病变的组织（或器官）的一种医用材料，也能起到对组织（或器官）一定的促进作用。它是研究生物体人工组织（或器官）和医疗器械的基础，也是如今医疗研究中的一个重要组成部
第一章 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2医用钛合金简介 2
1.2.1生物材料 2
1.2.2钛及其合金在医疗领域的应用 4
1.2.3医用钛合金表面改性技术 6
1.3 TiN涂层在医疗机械领域的应用 7
1.3.1钛表面TiN涂层的特点和制备方法 7
1.3.2 TiN涂层各力学参数测试方法 8
1.3.3 TiN涂层在医疗器械领域的应用 9
1.3.4 TiN涂层作为骨科植入物表面涂层的缺点 9
1.4研究思路及目的 9
第二章 实验
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
金表面改性技术 6
1.3 TiN涂层在医疗机械领域的应用 7
1.3.1钛表面TiN涂层的特点和制备方法 7
1.3.2 TiN涂层各力学参数测试方法 8
1.3.3 TiN涂层在医疗器械领域的应用 9
1.3.4 TiN涂层作为骨科植入物表面涂层的缺点 9
1.4研究思路及目的 9
第二章 实验材料和实验方法 11
2.1 实验材料 11
2.2实验设备 11
2.2.1 CM30电阻加热炉 11
2.2.2 特氟龙容器 12
2.2.3 S3000N扫描电子显微镜 13
2.2.4超高精度表面三维形貌仪 13
2.3试验方法 13
2.3.1前处理 13
2.3.2氮化处理 14
2.3.3 X射线衍射实验 14
2.3.4显微硬度的测定 14
2.3.5润湿角的测定 15
2.3.6 水热处理 15
第三章 TiN涂层的制备及性能表征 16
3.1前言 16
3.2材料和方法 16
3.2.1气体氮化 16
3.2.2 TiN涂层的表面特征 17
3.3结果 17
3.3.1 TiN涂层的外观 17
3.3.2 TiN涂层的相组成 18
3.3.3TiN涂层的表面硬度 20
3.4 讨论 21
3.5 本章小节 21
第四章 TiN涂层水热处理部分氧化 22
4.1 前言 22
4.2 材料和方法 22
4.2.1水热处理 22
4.2.2表征 22
4.2.3统计分析 22
4.3结果 23
4.3.1表面形貌与粗糙度 23
4.3.2表面化学成分 25
4.3.3表面润湿性 26
4.3.4表面硬度 27
4.4讨论 28
4.5 本章小结 28
结论 29
参考文献 30
致谢 32
第一章 绪论
1.1课题背景及意义
从古至今，牙齿的健康情况一直被人们所关注，人们不断的对牙齿的植牙以及保养技术进行改革与创新。虽然在临床上使用人工种植牙技术已经将近半个世纪，而且效果十分显著，一直被大家所期望，但是仍然存在着很多问题：（1）愈合时间较长，种植体植入体内到愈合需要至少6～12周的时间，这对种植修复的临床应用有一定程度的限制；（2）种植体与骨的结合率只有50～65%，这样低的结合率影响了种植体的长期稳定[1]。研究表明，大部分的人工种植牙的失败都是发生在种植体早期愈合的过程中，这个愈合过程越长，各种不安全因素对种植体的影响就越大，种植失败的几率就越高。所以为了缩短修复时间，更重要的是让人工种植牙变得更安全，更快更好的种植体与骨的结合仍然是我们追求的目标[2]。
骨内种植体的基本结构：
（1）种植桩：暴露在口腔内的部分，这是在制作义齿或者人造冠的固定体；
（2）种植体：埋在牙槽骨的部分，形状有螺旋状、叶状、和柱状等，它和组织有多面的接触面，由于表面有孔或有粗糙面，所以能够与骨产生良好的接触关系，种植体是人工种植牙成功与否的关键部分；
（3）种植颈：位于种植体和种植桩之间的部位，不同类型的种植体决定了其颈部的形状和构造不同，但是种植颈是种植后并发症发生的主要部位，对上皮袖口的完整性有直接影响，因此该部位与预防植入后局部感染有关。
目前的人工种植牙手术的成功受多种因素限制[3]，最关键的就是在术后3～6个月内避免牙齿出现创伤性的松动，所以研究如何提高早期植牙的稳固性显得尤为重要，使之能够承受日常生活中各种难以避免的创伤就成了如今人工种植牙技术的进一步突破点。
人工种植牙发展迅速，技术也越来越成熟，越来越多的材料被开发出来当做种植体[4]，例如银、黄金、宝石、瓷等。除此之外还有很多的优异的抗腐蚀和高强度的金属材料，近几年最最常使用的就是钛作为种植体。钛种植牙材料之所以能够得到人们的青睐，是因为它的优异性能。
钛种植牙的特点：
钛合金材料的稳定性十分优异，它不会因为高温、高压或各种液体的浸泡或者紫外线照射处理而发生变性，而且还不会有消毒物质的残留，完美保证了手术的可靠性和安全性；
钛合金的理化性质也十分的优异，质量轻、高强度和防锈性能好，不仅仅可以在牙种植方面可以使用，还可以在人工骨及关节、心脏起搏器的医疗上的到应用；
钛合金的耐磨、耐腐蚀性是由于其表面有层氧化膜，被氧化常温下稳定，弹性模量低，与骨接近，可以产生共振，生物相容性十分好，无毒无害，用在人体内进行治疗或替换比较安全。
但是钛合金也不是万能的也会有许多的局限性[5]，它的长久性和硬度还需要改善，所以需要本次试验的氧化和氮化处理，然后进行热处理，寻求最适合种植体的状态。
1.2医用钛合金简介
1.2.1生物材料
生物材料（Biological materials）又称生物工艺学或生物技术[6]。生物材料是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或者替换那些病变的组织（或器官）的一种医用材料，也能起到对组织（或器官）一定的促进作用。它是研究生物体人工组织（或器官）和医疗器械的基础，也是如今医疗研究中的一个重要组成部
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