近日，安徽工業(yè)大學先進金屬材料綠色制備與表面技術(shù)教育部重點實驗室教授張世宏團隊在國際權(quán)威期刊《腐蝕科學》（Corrosion Science）上發(fā)表了醫(yī)用鈦合金表面防護的最新研究成果。

　　醫(yī)用鈦合金由于具有質(zhì)量輕、比強度高、極好的生物相容性和耐腐蝕性等優(yōu)點，成為了人體植入體的首選材料，但其長期服役于人體環(huán)境產(chǎn)生易腐蝕磨損，進而影響鈦合金植入件的功能。

　　物理氣相沉積（簡稱PVD）技術(shù)所制備的氮化鋯（ZrN）涂層具有優(yōu)異的抗磨性能和生物相容性，使其成為骨植入件的重要防護涂層。但ZrN涂層中存在的柱狀晶界和生長缺陷，易為腐蝕介質(zhì)的滲透提供“通道”，降低其腐蝕和腐蝕磨損性能，限制了其在骨植入件上的進一步應用。

　　研究團隊通過在ZrN涂層中引入金屬鋯（Zr）層，形成Zr/ZrN多層涂層，降低涂層柱狀晶界和生長缺陷，進而提高涂層在模擬人體溶液中的耐蝕和抗腐蝕磨損性能。

(a) Zr/ZrN多層涂層結(jié)構(gòu)示意圖；(b) 腐蝕磨損實驗示意圖

圖源：安徽工業(yè)大學

　　研究結(jié)果表明，多層涂層中的Zr層可優(yōu)先形成二氧化鋯（ZrO2）鈍化膜以及多層結(jié)構(gòu)能夠有效抑制腐蝕介質(zhì)的滲透，使其具有良好的耐蝕性能。同時，Zr金屬層的引入抑制了磨損過程中的裂紋擴展，進一步提升了Zr/ZrN多層涂層的腐蝕磨損性能。

　　據(jù)介紹，該研究工作揭示了腐蝕介質(zhì)在多層涂層中的滲透規(guī)律以及鈍化膜形成機理，闡明了腐蝕磨損過程中腐蝕介質(zhì)與裂紋的交互作用機制，可為Zr/ZrN多層涂層在醫(yī)用鈦合金表面防護的進一步應用提供理論依據(jù)。

　　安徽工業(yè)大學為論文第一單位，團隊成員蔡飛副教授為論文第一作者和通訊作者，2019級碩士研究生周祺為論文共同第一作者，張世宏為論文共同通訊作者。上述研究成果得到了安徽省自然科學基金、安徽高校自然科學研究項目等計劃支持。