种中分子量蛋白对镍钛和不锈钢弓丝抗腐蚀能力(2)

1.4 表面形态检测

弓丝试样的表面形貌用扫描电镜（ZEISS EVO18，德国）观察，中间层的三维形貌置于原子力显微镜（Seiko Instruments，Inc.，日本）下进行观察。扫描采用圆锥形尖端的硅质微悬臂（扭臂2 N/m，频率70 kHz，Olympus Co.，日本）。

2 结果

2.1 电化学测试

镍钛合金和不锈钢合金在不同蛋白溶液中的极化曲线如图所示（图1），电化学测试参数列于表中（表1）。曲线中阴极段斜率较大的近垂直段代表氧气的消耗；在阳极极化区，镍钛合金和不锈钢合金样品都呈现出典型的钝化区，并上升至点蚀电位。镍钛合金在3种蛋白溶液中的腐蚀电位（Ecorr）都高于单纯人工唾液组；而不锈钢合金在蛋白溶液中的腐蚀电位都低于单纯人工唾液组。2种合金样品在黏蛋白组中的腐蚀电位Ecorr是最高的，特别是镍钛合金；纤维蛋白原和IgG组的腐蚀电位Ecorr值相似。每种蛋白溶液中击穿电位（Eb）和腐蚀电位间的差值Eb-Ecorr列于表1中，其中纤维蛋白原组2种合金的电位差值都是最高。2种合金在3种蛋白实验组中电流密度值相似：在阴极区段过后，3种溶液中2种合金的阳极电流密度稳步上升，2种合金的恒电流密度均大于初始电流密度，说明表面钝化保护膜出现了损伤。镍钛合金在3种蛋白质组icorr值均小于单纯人工唾液组，然而不锈钢合金在所有蛋白质组中的icorr值明显大于单纯人工唾液组。

图1 镍钛和不锈钢合金在不同蛋白溶液中的极化曲线图Figure 1 Potentiodynamic polarization curves for Ni-Ti alloy and stainless steel samples in different solutionsa：镍钛合金 ；b：不锈钢合金

表1 不同溶液中循环极化曲线的Eb-Ecorr,Eb-Eprot和icorr值Table 1 Eb-Ecorr,Eb-Eprot,and icorrvalues calculated from potentiodynamic polarization curves组别不锈钢合金+单纯唾液不锈钢合金+纤维蛋白原不锈钢合金+黏蛋白不锈钢合金+IgG镍钛合金+单纯唾液镍钛合金+纤维蛋白原镍钛合金+黏蛋白镍钛合金+IgG Eb-Ecorr（mV/SCE）82±6 141±5 47±4 45±2 132±7 151±6 46±4 142±7 Eb-Eprot（mV/SCE）-28±3 18±1 20±2-66±4 18±3 98±5 icorr（μA/cm2）0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.

镍钛和不锈钢合金在3种不同的含蛋白溶液中典型的循环极化曲线如图2所示。两合金各组别均出现了环状滞后环，说明材料表面氧化膜发生破坏，但不同的蛋白种类对合金腐蚀行为的影响不同。各组样品中击穿电位和再钝化电位值之间的差异（Eb-Eprot）列于表1中。镍钛合金在黏蛋白溶液中Eb-Eprot值最小，IgG和纤维蛋白原组数值类似。不锈钢合金在3种溶液中的Eb-Eprot值几乎相同，黏蛋白组的差值略大。

2.2 浸泡实验后的表面形貌、失重及金属离子析出量

图2 镍钛和不锈钢合金在不同蛋白溶液中的循环极化曲线图Figure 2 Cyclic polarization curves for Ni-Ti alloy and stainless steel samples in different proteic ASsa：镍钛合金 ；b：不锈钢合金

镍钛和不锈钢合金分别浸泡在不同的蛋白质溶液28 d后，试样的表面形貌用扫描电镜进行观察，代表性的形貌如图3所示。所有的样品在浸泡28 d后均无明显降解，无论是否添加蛋白成分，样品表面都有腐蚀坑的产生。在含蛋白溶液的组别中，镍钛合金试样呈现出较小而局限的腐蚀坑，而不锈钢合金试样则呈现出更大更不规则的腐蚀轨迹。原子力显微镜的扫描结果如图4所示。3种蛋白质颗粒均可在样品表面形成沉积膜，但具体的表面形貌彼此不同：黏蛋白颗粒似乎更容易团聚，并形成明显的起伏状轮廓，因此样品表面呈小而致密的颗粒聚集模式，沉积形态似起伏的丘陵。IgG组样品表现出高山般的较大的孤立突起形态。纤维蛋白原组没有表现出明显的颗粒轮廓，但只有分散的椭圆形沉积形貌发生。静态浸泡后样品的失重量和离子释放量与样品表面积经计算后列于表中（表2）。不锈钢合金在所有组别中镍的释放量几乎一样，但镍钛合金在蛋白溶液中的镍离子释放量低于单纯人工唾液组。两种合金样品在蛋白溶液中的失重量均小于单纯人工唾液组，IgG组和纤维蛋白原组失重量相似，最小的重量损耗出现在黏蛋白组。

图3 镍钛和不锈钢合金浸泡于不同含蛋白唾液后的表面形貌Figure 3 SEM interface surface morphologies of Ni-Ti alloy and stainless steel samples immersed in different solutions

3 讨论

口腔种植体、修复体和正畸器械的腐蚀过程极大地限制了口腔金属器材的使用寿命。镍钛合金和不锈钢合金在临床应用了数十年，但其置入机体环境后的腐蚀过程及其导致的有害金属离子析出仍引起广泛的关注，因为合金在应用于生理环境时，表面钝化层将会发生电化学腐蚀。因此，研究这些合金在模拟应用环境下的耐腐蚀性和再钝化过程十分必要。本研究采用静态浸泡和电化学测试的方法，探索镍钛和不锈钢合金在模拟口腔环境中的钝化过程及其与蛋白质的相互作用规律。

文章来源：《腐蚀科学与防护技术》 网址: http://www.fskxyfhjszz.cn/qikandaodu/2021/0726/870.html