低温去合金化处理对医用镍钛合金表面性质的影响
热处理对镍钛合金表面性能的影响
文章编号：2096 − 2983(2019)06 − 0006 − 08DOI: 10.13258/ki.nmme.2019.06.002热处理对镍钛合金表面性能的影响周剑杰， 马凤仓， 刘 平， 刘新宽（上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093）摘要：采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）、原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）及电化学工作站等仪器，研究退火温度和时间对镍钛合金表面形貌、表面粗糙度以及耐腐蚀性能的影响。
从SEM和AFM分析结果可知，在400～600 ℃退火温度内，随着退火温度升高，镍钛合金表面先产生小颗粒，最后这些小颗粒连接形成片状形貌，而表面粗糙度随着温度升高呈现增大趋势。
改变退火时间时，表面形貌的变化趋势基本和处理温度相似，表面粗糙度在退火时间15 min时最小。
用电化学工作站测试得到极化曲线，表明退火温度400 ℃和500 ℃时试样有较好的耐腐蚀性能。
短时保温易获得良好的耐腐蚀性能。
关键词：镍钛合金；退火；表面形貌；表面粗糙度；耐腐蚀性中图分类号：TG 146 文献标志码：AEffect of Heat Treatment on Surface Properties of NiTi AlloyZHOU Jianjie， MA Fengcang， LIU Ping， LIU Xinkuan(School of Materials Science and Engineering, University of Shanghai forScience and Technology, Shanghai 200093, China)Abstract: The effects of annealing temperature and time on the surface morphology, roughness and corrosion resistance of NiTi alloy were studied by means of scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM), electrochemical workstation, and so on. According to the SEM and AFM results, when annealing temperature is increased from 400 ℃ to 600 ℃, small particles are produced on the surface of NiTi alloys firstly, and finally join to form a sheet shape. However, the surface roughness increased with the increase of temperature. The change trend of surface morphology with annealing time is similar to that of treatment temperature. The surface roughness is the minimum when the annealing time is 15 min. The polarization curves obtained by electrochemical workstation show that the samples annealed at 400 ℃ and 500 ℃ have good corrosion resistance. Good corrosion resistance is easily obtained by short-time insulation.Keywords: NiTi alloy; annealing; surface morphology; surface roughness; corrosion resistance1977年Grüntzig[1]进行世界上第一例经皮穿刺冠状动脉成形术（percutaneous transluminal coronary angioplasty，PTCA）成功之后，开创了介入医学的新纪元。
表面预处理对钛合金表面低温等离子体氮化的影响
132真空科学与技术学报CHINESE JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY 第41卷第2期2021年2月表面预处理对钛合金表面低温等离子体氮化的影响李金龙 滕 越 张开策 郭媛媛 吕 哲 王亚男 周艳文* * 李春福*(辽宁科技大学材料与冶金学院表面工程研究所应用技术学院 鞍山 H4051)收稿日期:2020-04-28基金项目：国家自然科学基金项目(51972155 .51702145)；辽宁省科技厅项目(SKI.MEA-USTL-201709)；辽宁科技大学产业技术研究院重大应用项目(601012431-10)* 联系人:E-mail : zhouyanwen 1966@ 163. com ； 151****0300® 163. coniSurface Modification of TC4Ti-Alloy by Acid/PIasma Etching and by Low Temperature Plasma NitridingLI Jinlong,TENG Yue ,ZHANG Kaice ,GUO Yuanyuan ,LV Zhe ,WANG Yanan,ZHOU Yanwen ,LI Chunfu(Surface Engineering Institute , School oj' Materials and Metallurgy , School (才 Applied Technology ,University of Science and Technology Liaoning , Anshan 114051 , China )Abstract The surfaces of TC4 Ti-alloy ,an advanced functional material in high-tech industries , were modifiedby acid/plasma etching and by hot-filament enhanced low-temperature plasma nitriding. The influence of the acid/plasma etching on the microstructures , in t erfacial adhesion and tribological properties of nitrided TC4 Ti-alloy was investigated with X-ray diffraction , scanning electron microscope , energy dispersive spectroscopy and conventionalmechanical probes. The results show that the acid/plasma etching had a major impact. Specifically , the acid/plasma etching significantly improved the surface cleanliness , removed the oxide/passivation layer, increased the surfaceroughness and thickness of nitrided layer , activated the surface reaction , promoted the formation of N-containing sol id solution and enhanced the in t erfacial adhesion. Most importa n tly , the 10 jxm nitrided layer, on the TC4 alloy pre- etched by acid/plasma , exhibited a micro-hardness of 691 HV and a wear-rate 84% lower than that of TC4 Ti-alloy.Keywords Titanium alloy , lx )w temperature plasma nitriding , Pickling and plasma cleaning,Tribology , Hard-ness摘要 为提高TC4钛合金表面摩擦学性能，探究酸洗及等离子体预处理对TC4钛合金表面低温等离子体氮化进程的影 响,首先采用热丝增强等离子体氮化系统分别对表面酸洗及未酸洗TC4钛合金在氧气气氛下进行等离子体预处理，然后对 各种表面预处理的TC4钛合金实施低温(500^)等离子体氮化 采用扫描电子显微镜、能谱仪及X 射线衍射仪分别分析了试 样的截面形貌、氮势分布和物相组成;采用显微硬度计、摩擦磨损仪和轮廓仪测试氮化后TC4钛合金表面的显微硬度、磨痕曲线和摩擦系数，并计算了磨损量。
热处理对镍钛合金表面性能的影响
热处理对镍钛合金表面性能的影响热处理是一种常用的金属材料加工工艺，通过对材料进行加热和冷却等一系列工艺过程，可以改变材料的组织结构和性能。
镍钛合金是一种具有形状记忆和超弹性等特点的金属材料，广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车制造等领域。
热处理对镍钛合金表面性能的影响备受关注，本文将探讨热处理对镍钛合金表面性能的影响，以及相关的研究成果和应用前景。
镍钛合金的热处理方法主要包括固溶处理、时效处理和表面改性处理等。
固溶处理是将镍钛合金加热至固溶温度以上的一定温度，然后迅速冷却，通过固溶处理可以改善合金的强度和塑性。
时效处理是在固溶处理的基础上进行时效退火，通过时效处理可以使合金的硬度和强度得到进一步提高。
表面改性处理主要包括阳极氧化、电化学研磨和喷丸处理等方法，通过表面改性处理可以提高合金的耐蚀性和耐磨性。
研究表明，热处理对镍钛合金表面性能具有显著影响。
在固溶处理和时效处理过程中，合金的晶粒尺寸和晶界分布会发生变化，从而影响合金的力学性能。
固溶处理可以使合金的晶粒尺寸变大，晶界分布变得均匀，从而提高合金的强度和塑性。
时效处理则可以在固溶处理的基础上进一步细化合金的晶粒尺寸，提高合金的硬度和强度。
表面改性处理可以在一定程度上改善镍钛合金的表面性能，提高合金的耐蚀性和耐磨性。
阳极氧化处理可以在合金表面形成一层致密的氧化膜，有效提高合金的耐腐蚀性能；电化学研磨和喷丸处理可以使合金表面变得光滑，提高合金的耐磨性能。
除了对镍钛合金表面性能的直接影响外，热处理还可以影响合金的形状记忆特性和超弹性特性。
研究表明，固溶处理和时效处理可以改变镍钛合金的相变温度和相变滞后，影响合金的形状记忆特性；表面改性处理可以改变合金的表面应力分布，影响合金的超弹性特性。
热处理不仅可以改善镍钛合金的力学性能和表面性能，还可以调控合金的形状记忆特性和超弹性特性，对提高镍钛合金的整体性能具有重要意义。
在应用方面，热处理对镍钛合金的影响已经得到了广泛的认可和应用。
医用镍钛合金的阳极氧化表面改性研究
医用镍钛合金在 微 观 结 构 和 性 能 上 的 双 重 改 善,是 比
较有应用潜力的表面改性工艺.
关 键 词 : NiTi合 金 ;阳 极 氧 化 ;连 通 多 孔 层
中 图 分 类 号 : TG１４６
文 献 标 识 码 :A
DOI:１０．３９６９/ji．ssn．１００１Ｇ９７３１．２０１６．０１．００２
氧化层 . [３] 然 而 如 何 制 备 具 有 表 面 多 孔 特 征 的 NiTi 合金一直以来都 是 一 个 难 题,通 常 对 于 纯 钛 有 效 的 多 孔表面改性方法,对于 NiTi合金来说往往不能产生理 想 的 结 果 . [４Ｇ７]
本文采用恒压 直 流 阳 极 氧 化 法 对 医 用 NiTi合 金 进行了阳极氧化 表 面 改 性,改 性 后 的 表 面 具 有 连 通 多 孔特征,化学组 成 以 TiO２ 为 主,同 时 在 Hank’s模 拟 体液中的 Ni释放量大大减少.
样品 表 面 形 貌 表 征 采 用 日 本 HitachiSＧ４００ 型 场 发射扫 描 电 子 显 微 镜. 采 用 KratosAxisUltraDLD 型 X 射线光电子能谱仪检测氧化膜层的 化 学 成 分,而 晶体结构检测采用日本理学 D/maxＧ２５５０VL/PC X 射 线衍射仪.表面 Ni元 素 溶 出 量 分 析 在 Hank’s 模 拟 体液中 进 行,模 拟 体 液 的 化 学 成 分 及 其 配 制 方 法 如 表１所示.试样 背 面 用 环 氧 树 脂 密 封,正 面 与 测 试 液 接触,保证接触面积为 １cm２,将 封 好 的 试 样 分 别 放 入 ４０ mL的 Hank’s溶 液 中,恒 温 ３７ ℃,每 次 每 样 取 液 ０．５ mL.采用日本 Hitachi公司生产的ZＧ２０００型原子 吸收分光光度计对各样液中的 Ni元素含量进行分析.
镍钛丝材表面状态
镍钛丝材表面状态全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：镍钛丝材表面状态镍钛丝材是一种具有记忆效应的合金材料，被广泛应用于医疗器械、航天航空、汽车工业等领域。
其表面状态对其性能和应用具有重要影响。
在工程实践中，常常需要对镍钛丝材的表面状态进行分析和改进，以满足特定的需求。
本文将从镍钛丝材表面状态的特点、影响因素、测试方法等方面进行探讨。
1. 光洁度高：镍钛丝材具有较高的表面光洁度，表面平整度好，无明显的疤痕、氧化物等缺陷。
2. 表面活性：镍钛丝具有较好的表面活性，易于处理和涂覆，具有良好的可加工性。
3. 耐腐蚀性：镍钛丝具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣环境下保持稳定的表面状态。
5. 表面润滑性：表面润滑性对镍钛丝的摩擦性能、导电性能等具有重要影响，通常需要在表面进行涂覆处理以改善其表面润滑性。
1. 材料成分：镍钛丝材的成分对其表面状态具有重要影响，不同的成分会导致表面性能的差异。
2. 材料结构：镍钛丝的晶粒结构、晶界分布等因素对其表面状态有一定影响。
3. 热处理工艺：热处理工艺对镍钛丝的表面状态有影响，适当的热处理可以改善其表面状态。
1. 光学显微镜：透过光学显微镜可以直观地观察镍钛丝材的表面状态，包括表面光洁度、缺陷等。
2. 扫描电子显微镜：通过扫描电子显微镜可以对镍钛丝表面进行高分辨率的观察，观察微观结构和缺陷。
3. 表面粗糙度测试：使用表面粗糙度测试仪可以对镍钛丝材的表面粗糙度进行定量测试。
4. X射线衍射：利用X射线衍射技术可以对镍钛丝表面结构进行分析，了解材料的相组成和结构。
5. 表面润滑性测试：表面润滑性测试可以评估镍钛丝材的表面润滑性能，包括摩擦系数、磨损等。
通过以上测试方法，可以全面地了解镍钛丝材的表面状态，并针对不同要求进行适当的处理和改进，以满足特定的应用需求。
镍钛丝材表面状态对其性能和应用具有重要影响，通过对其表面特点、影响因素和测试方法的分析，可以有效地改进镍钛丝的表面状态，提高其性能和应用价值。
02化学表面处理对NiTi形状记忆合金耐蚀性的影响
3基金项目:国家自然科学基金资助项目(59971032);高等学校骨干教师资助计划资助项目收稿日期:2001201218文章编号:100129731(2002)022*******化学表面处理对Ni Ti 形状记忆合金耐蚀性的影响3朱胜利,杨贤金,崔振铎,郭光伟,姚康德(天津大学材料科学与工程学院,天津300072)摘 要: 通过化学表面处理在医用Ni Ti 形状记忆合金上形成了主要成分为羟基磷灰石的活钙磷层。
钙磷层的存在提高了Ni Ti 合金在模拟人体环境中的耐蚀性,抑制了Ni 离子在生物体内的溶出,改善了生物相容性。
关键词: Ni Ti 合金;化学表面处理;钙磷层;耐蚀性中图分类号: TB381 文献标识码:A1 引 言在外科修复过程中,常需要一些辅助的医疗器件植入体内来进行治疗。
由于人体环境的特殊性,要求这些医疗器件应该具有优异的耐蚀性、生物相容性和机械性能。
医用金属材料由于其良好的综合性能而被广泛应用于人体植入。
早期的植入金属材料有医用不锈钢、医用钛合金、医用钴合金等。
Ni Ti 形状记忆合金是近些年来得到迅速发展的一种新型金属材料,因其优异的机械性能、独特的形状记忆效应和超弹性使其在牙齿整形、脊椎修复、断骨接合等方面得到应用[1～6]。
作为医用植入材料,Ni Ti 合金在人体环境下的腐蚀行为直接影响到其使用的安全性,另外,合金中金属以离子形式进入体内也可能对人体会造成伤害,因此对其耐蚀性的研究具有重要的意义[7～9]。
本文的研究目的是采用化学法对Ni Ti 合金进行表面处理,以改善在人体环境中的耐蚀性,抑制Ni 离子的溶出,提高其生物相容性。
2 实 验2.1 化学法表面处理试样尺寸为 3mm ×2mm ,Ni 、Ti 原子百分比各为50%,其表面用水砂纸打磨至600#,用去离子水、无水乙醇、丙酮依次清洗后,按以下步骤进行处理。
2.1.1 酸处理为了改善合金表面氧化层结构,配制一定浓度配比的浓硫酸与浓盐酸的混合溶液,恒温为40℃,把试样浸入20min ,取出清洗。
热处理对镍钛合金表面性能的影响
热处理对镍钛合金表面性能的影响
热处理是一种常用的金属材料加工方法，通过控制金属的加热与冷却过程，使金属材料的结构和性能发生变化，从而获得所需的性能。
镍钛合金是一类具有记忆效应和超弹性的材料，广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车和电子等领域。
热处理对镍钛合金表面性能的影响主要体现在以下几个方面。
热处理能够改善镍钛合金的表面硬度和耐磨性。
在热处理过程中，通过合适的温度和时间控制，可以使钛镍合金的晶体结构发生变化，从而改善材料的硬度和耐磨性。
研究表明，热处理能够提高镍钛合金的硬度，使其在使用过程中更加耐磨。
热处理能够提高镍钛合金的耐腐蚀性。
镍钛合金的耐腐蚀性是其在实际应用中的重要性能之一。
通过热处理，可以改善镍钛合金晶体的稳定性，减少晶间腐蚀的可能性，从而提高材料的耐腐蚀性。
实验证明，经过热处理的镍钛合金在强酸和强碱环境中有着较好的耐腐蚀性能。
热处理还能够改善镍钛合金的形状记忆效应和超弹性。
镍钛合金的形状记忆效应和超弹性是其最重要的特性之一，也是其广泛应用的主要原因。
热处理可以引入或消除材料中的晶格缺陷和非晶相结构，从而改变材料的形状记忆和超弹性性能。
研究表明，通过适当的热处理，可以实现镍钛合金形状记忆效应和超弹性的调控和优化。
热处理对镍钛合金表面性能的影响主要体现在硬度、耐磨性、耐腐蚀性、光洁度、平整度、形状记忆效应和超弹性等方面。
热处理能够改善材料的各项性能，提高其在实际应用中的性能和寿命，对于镍钛合金的应用具有重要的意义。
热处理对镍钛合金表面性能的影响
热处理对镍钛合金表面性能的影响随着材料工程技术的发展，镍钛合金已经成为了一种非常重要的材料，广泛应用于航空、航天、医疗等领域。
镍钛合金的优点包括具有高弹性模量、大变形能力、较高的阻尼能力等特点。
其中，热处理是影响镍钛合金表面性能的一种重要因素。
热处理对镍钛合金表面性能的影响主要是通过改变镍钛合金的组织和组成实现的。
一般来说，热处理可以分为两类：一类是在中间温度范围内进行的时效处理，另一类则是在高温下的退火处理。
下面将分别阐述这两类热处理对镍钛合金表面性能的影响。
（一）时效处理时效处理一般是指将镍钛合金在较低的温度（室温以下）下储存一段时间，以使其某些组织结构发生变化，进而获得一定的性能改善。
从表面上来看，时效处理可以有效地改善镍钛合金的表面硬度和抗腐蚀性能。
一些研究表明，适宜的时效处理温度和时间可以使镍钛合金表面的晶体尺寸变小，晶体间距变窄，从而提高其硬度和表面光滑度。
此外，时效处理还可以提高镍钛合金的抗氧化性能和耐磨性能。
研究表明，较长时间的时效处理可以促进镍钛合金表面形成一层坚固的钝化膜，从而提高其抗氧化性能和耐蚀性能。
这种坚固的钝化膜不仅可以有效地延长镍钛合金的使用寿命，还可以提高其表面的摩擦系数和耐磨性能。
（二）退火处理与时效处理不同，退火处理是在高温下进行的，目的是消除材料中的缺陷、降低内部应力、促进组织结构的再分布。
从表面上来看，退火处理可以有效地改善镍钛合金的表面光泽度和表面质量。
此外，退火处理还可以提高镍钛合金的力学性能、抗腐蚀性能和抗疲劳性能。
退火处理的效果与温度、时间等因素密切相关。
研究表明，较高的温度和适当的时间可以促进镍钛合金表面结构的再分布，从而获得更加均匀的表面结构和更加优异的力学性能。
值得注意的是，在不同的退火温度和时间下，镍钛合金的性能变化也不尽相同，因此需要具体分析具体问题。
总之，热处理对镍钛合金表面性能有着广泛而深刻的影响。
通过适宜的热处理工艺，可以改善镍钛合金表面的硬度、光滑度、力学性能、抗腐蚀性能等多种性能指标，从而获得更加优良的综合性能。
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第37卷 第5期 稀有金属材料与工程 V ol.37, No.5 2008年 5月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING May 2008收到初稿日期：2007-05-12；收到修改稿日期：2007-09-28 基金项目：“贵州省优秀科技教育人才省长专项基金”资助（2005214）作者简介：苏向东，男，1966年生，博士生，副研究员，北京航空航天大学理学院材料物理与化学研究中心，北京100083，电话：010-82317941，E-mail ：suxingdong01@低温去合金化处理对医用镍钛合金表面性质的影响苏向东1,2，王天民1，郝维昌1，韩 峰2，黄亚励3，何 力2(1. 北京航空航天大学，北京 100083) (2. 贵州科学院，贵州 贵阳 550002) (3. 贵阳医学院，贵州 贵阳 550004)摘 要：分析了近等原子比NiTi 形状记忆合金实现去合金化的热力学条件，并采用低温去合金化处理法对其进行表面改性；经SEM 、XRD 、XPS 、EDX ，模拟体液(SBF)仿生沉积等分析研究表明，NiTi 合金经去合金化处理后，在合金表面选择性地除去了有害元素镍，在距表层约130 nm 深度内原位制备出完全无镍的具有纳米结构的二氧化钛层；同时结合上羟基(OH -)，在SBF 溶液中，经低温去合金化处理后的合金表面具有诱导Ca/P 沉积的能力，从而提高了NiTi 形状记忆合金的生物相容性。
关键词：NiTi 合金；去合金化；表面改性；热力学条件；纳米二氧化钛中图法分类号：TG 146.4 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2008)05-0859-05目前，近等原子比NiTi 形状记忆合金(NiTi SMA)依靠特殊的记忆效应、超弹性、低弹性模量、核磁共振无影响及良好的生物相容性, 已在骨外、口腔、介入等医学领域获得了广泛应用，用其制作的各种医疗器械达几十个品种；但该合金中含镍量较高Ni: 49%~51%(原子分数)，自然生成的二氧化钛钝化膜缺陷多，又很薄(几至十几纳米)，且其中还包含着无论是金属态还是氧化态的Ni [1,2]，与人体组织接触易导致致敏、致畸等毒性反应[3]，故而对其是否能在人体内安全地长期使用一直存有争议；金属材料的表面性质对其生物相容性起着决定性作用，因此在不损害NiTi 合金体材料性能的前提下对其进行表面改性，消除镍的危害，提高合金生物相容性，具有重要的临床实际意义。
二氧化钛和钛及其合金的热膨胀系数非常接近，不仅能同基体间形成牢固的界面结合，而且还能在其表面结合反应基，从而使材料表面具有一定的生物活性[4,5]。
为此，已有多种表面改性技术用于NiTi 合金表面制备氧化钛层，如电化学阳极氧化[6]、激光表面重熔[7]、等离子浸没注入O [8]、Sol-Gel 法制备TiO 2薄膜[9]、热氧化[10]、化学表面处理[11,12]、水热合成TiO 2薄膜[13]、离子束增强沉积制备TiO 2薄膜[14]等等。
这些技术均在不同程度上取得了良好的效果，其中化学法表面处理由于具有成本低，操作简便，低温处理，不损害体材料性能，且不受器械复杂几何形状的限制，可批量加工等优点，从而显示出一定的工业应用前景。
本研究分析了NiTi 合金实现去合金化(Dealloying )处理的热力学条件，并采用低温去合金化处理法，对NiTi 合金进行表面改性；然后系统地研究了低温去合金化处理对NiTi 合金表面性质的影响，同时也对低温去合金化处理后的NiTi 合金在SBF 溶液中是否具有生物活性进行了研究。
1 实 验试验用NiTi 形状记忆合金性能达到国家《医疗器械和外科植入物用NiTi 形状记忆合金加工材标准》要求，其合金成分(at%，下同) 为Ni: 50.7%，Ti: 49.3%。
试样加工成20 mm ×10 mm ×2 mm ，用金相砂纸从400＃~1200＃逐级研磨抛光，然后分别在丙酮、无水乙醇中用超声波清洗。
将自行研制的去合金化处理液(由芳香族化合物、无机酸及一定量的添加剂组成)50 mL 装入比色管，将试样置于其中，加搅拌，在低温50 ℃下处理3 h ，然后取出用去离子水洗净，干燥。
用去离子水配制SBF 溶液(g/L)。
NaCl: 7.995，KCl: 0.223，NaHCO 3: 0.353，Na 2SO 4: 0.071，K 2HPO 4·3H 2O: 0.228，CaCl 2: 0.555，MgCl 2·6H 2O: 0.305。
用稀盐酸和氨水调溶液pH=7.4, 然后将经去合金化处理后的试样·860·稀有金属材料与工程第37卷和未经处理的试样分别悬于100 mL配制的SBF溶液里，置于CO2气氛中，恒温于（37±1）℃，14 d后取出洗净，室温干燥。
试样用美国FEI公司的SIRON型扫描电镜(SEM)观测表面形貌；用X射线薄膜衍射仪(XRD)作物相分析；英国VGMKⅡ光电子能谱仪(XPS)进行元素分析，用Al Kα(1486.6 eV)X射线作单色光源，通过能50 eV,并用Ar＋离子轰击溅射合金表面，溅射速度约为 2 nm/min，溅射时间以探测到Ni元素的出现为止，并对相应元素进行高分辩测试，以确定其化合价态；最后用EDX分析合金表面在SBF溶液中的Ca/P沉积。
2 结果与分析2.1 NiTi合金去合金化热力学条件分析去合金化(Dealloying)是金属固溶体的组分之一，在某种特定的介质中、适宜的电势、合适的pH值范围及温度条件下产生的一种合金元素出现选择性溶解的行为；合金中活性高的元素被优先地溶解而转入溶液，而活性低的元素则被保留下来，在合金表面逐渐剩下一个已优先除去某种合金组分的组织结构。
对NiTi合金进行去合金化处理的目的是使合金中的Ni被选择性地溶解，而Ti被保留，原位形成一个无Ni的表面，从而提高合金的生物相容性。
由Ni和Ti的还原电位可知[15]：Ni2++2e→Ni E1º= –0.25 V(SHE) (1) Ti2++2e→Ti E2º= –1.63 V (SHE) (2) 二者较小，相差也较大。
当二者组成电偶时，Ti是阳极(活化状态)，被溶解；而Ni是阴极，不溶解，其结果是不能实现除镍留钛；假设：Ti2+＋Ni→Ni2+ ＋Ti (3) 可将(3)分解为如下2个半电池反应：Ti2++2e→Ti 还原电位E4º=–1.63 V (4) Ni－2e→Ni2+氧化电位E5º=0.25 V (5) 由于(4)+(5)=(3)E3º＝E4º＋E5º，所以E3=E3º－0.0296 log[Ni2+]/[Ti2+]当E3＝0时，发生极性转变，求得：log[Ni2+]/[Ti2+]＝–46.6216 (6) 所以，在介质中只有当镍离子和钛离子的活度比[Ni2+]/[Ti2+]＜2.39×10-47时，Ni电位负移，才可能比钛更活泼，从而使Ni是阳极，发生溶解；Ti是阴极，被保护。
因此，降低介质中的镍离子活度，使镍电位负移，是实现NiTi合金选择性除镍的途径之一。
另一方面，Ni和Ti均属于易钝化金属，而钝化的稳定性同Flade电位ΦF有关；假设金属M发生钝化生成M O二价氧化物：M＋H2O－2e＝M O＋2H+(7) Flade电位可相当于氧化物膜在介质中的平衡电位，由Nernst方程可知：ΦF＝Φ0F＋(2.303RT/nF)log[H+]2(8) ΦF表示反应的Flade电位，Φ0F为标准Flade电位；ΦF＝Φ0F－1.98×10-4T·pH(9) 由此可知，Flade电位与介质的温度和pH值存在线性关系。
已知Ni的Φ0F(SHE)=0.2 V，Ti的Φ0F(SHE)=–0.05 V[15]，则Ni钝化膜和Ti钝化膜的Flade电位分别为：Ni: ΦFNi＝0.2－1.984×10-4T·pH(10) Ti: ΦFTi＝–0.05－1.984×10-4T·pH(11) 这表明在温度T下，Ti的钝化稳定性高于Ni，Ni钝化膜的分解倾向大于Ti；pH升高将不利于Ni钝化膜的溶解，因此介质应在适宜的酸度下，使钛电位正移的程度大大超过镍，此时Ti的作用相当于一个氧电极而不是钛电极(由于氧化物稳定性高)，所产生的电偶电流加速镍的溶解。
因此，使钛形成稳定的氧化物，使之电位正移，是实现NiTi合金选择性除镍的途径之二；而温度将在更大程度上影响镍溶解的动力学过程。
2.2 NiTi合金低温去合金化处理后的表面性质图1为NiTi合金低温去合金化处理前后的表面形貌变化。
由图1可见，去合金化处理后在合金表面获得了一种多孔的纳米网架结构，这是去合金化后产生的一种典型特征，是合金组元中的某一元素发生选择性溶解后，剩下未溶解元素及其化合物所构成的网架结构；这种网架结构不仅有利于溶液介质的渗透、元素的扩散、维持化学反应的进行；另一方面，对于生物医用金属材料，已有研究证明，纳米化的表面能明显促进成骨细胞的早期黏附，具有纳米生物学的优点[16,17]，同时多孔结构也有利于骨传导进入孔隙中附着，提高植入体与骨组织的结合，减少假体由于骨－植入体界面结合不佳而导致的植入失败；另外还有利于预先在纳米多孔表面固定或吸附生物药物分子，如：抗凝血的肝素或良好生物相容性的白蛋白等，实现多种用途。
图2为NiTi记忆合金表面去合金化处理前后的XRD图谱。
由图2可见，处理后基体B2及B19`的衍射峰较未处理样品的峰强度减弱，同时已有锐钛矿相和金红石相二氧化钛衍射峰出现，但结晶度较低，说明处理后获得的氧化钛大量为非晶态。
Shih等的研究证明在体液含氯离子环境内，非晶态的氧化钛比多晶氧第5期 苏向东等：低温去合金化处理对医用镍钛合金表面性质的影响 ·861·化钛具有更好的耐点蚀性能[18]。
图1 NiTi 合金去合金化前后表面SEM 形貌Fig.1 SEM images of the surface morphology of NiTi alloy (a)before and (b) after dealloying treatments图2 NiTi 合金去合金化前后表面XRD 图谱Fig.2 XRD patterns of the surface of NiTi alloy (a) before and(b) after dealloying treatments.图3为沿深度方向组成元素含量随溅射时间的变化。