种中分子量蛋白对镍钛和不锈钢弓丝抗腐蚀能力(3)

图4 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 4 AFM interface surface morphologies of Ni-Ti alloy and stainless steel samples immersed in different solutions

表2 浸泡28 d后不同溶液组的镍离子析出量和失重值Table 2 Nickel element release and weight loss after 28 days of immersion x±s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镍离子析出量（μg）0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.失重值（%）0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.

以往的研究显示，蛋白质会影响某些金属的腐蚀行为，它们的存在可以抑制或加速腐蚀现象的发生［19］。蛋白质与不同的金属表面的作用结果受多种条件的影响，例如合金表面金属元素的价态、蛋白吸附的粒径、蛋白分子与其他离子的结合比率以及表面电荷的数目等［20］。电化学研究表明：溶液中白蛋白的存在可以抑制镁的腐蚀，而铁的腐蚀则略有增加；表面分析结果表明镁对白蛋白的吸附能力比铁强，说明白蛋白对金属镁的腐蚀行为影响更大。此外，不同的蛋白质种类对镁和铁的结合能力也不相同［21］。由于蛋白质的吸附受金属表面化学性质的影响，如润湿角和氧化物、氢氧化物的类型等，因此，同一种蛋白对不锈钢合金和镍钛合金的抗腐蚀能力可能产生不同的影响。因此，每种蛋白质与不同金属材料的相互作用规律应分别进行研究。

当镍钛或不锈钢电极浸泡在电解质溶液中，合金表面开始钝化形成保护性的TiO2或富含Cr/Fe的氧化物薄膜，这会显著抑制了合金的进一步溶解，从而提高了合金的腐蚀稳定性。通过比较Eb-Ecorr值评估合金在不同蛋白溶液中的点蚀敏感性变化，通过比较Eb-Eprot值来评估再钝化的过程。阳极极化区段出现的明显转折代表了金属的溶解和随后的钝化膜形成过程。相对于阴极极化曲线的单纯活化控制过程，阳极极化曲线的形状表明有扩散的过程参与了金属溶解的反应［22］。镍钛和不锈钢合金样品都呈现出典型的钝化区直至点蚀电位的出现，说明氧化膜的破裂导致点蚀的发生。镍钛合金样品Ecorr值在含蛋白组变化值均高于单纯唾液组，说明添加蛋白会增加表面稳定性，抗腐蚀能力增强。然而，不锈钢合金样品在蛋白组的Ecorr值较单纯唾液组降低，表明蛋白的添加降低了耐腐蚀能力。黏蛋白组中两合金的腐蚀电位Ecorr值最高，较高腐蚀电位说明合金表面钝化膜的稳定性，Ig G和纤维蛋白原组数值相似。Eb-Ecorr通常用来评价合金表面抗点蚀能力［23］，通过计算此数值来确定添加不同蛋白质对材料点蚀敏感性的影响。两种合金材料在纤维蛋白原组Eb-Ecorr值是蛋白组别中最高的，表明纤维蛋白原中镍钛和不锈钢合金的抗点蚀稳定性高于黏蛋白和IgG组。这三种合金的恒电流密度均大于初始电流密度，对应于保护膜的快速破裂和耐腐蚀性能的下降。镍钛合金蛋白组较小腐蚀电流值以及不锈钢合金蛋白组较大的腐蚀电流进一步证明，添加蛋白能增强镍钛合金的抗腐蚀性能，但降低不锈钢合金的抗腐蚀性能。

在循环极化腐蚀过程中，当钝化层被破坏后，合金能够向周围溶液持续的释放金属离子，直到钝化层被重建。循环极化滞后环的存在表明，在该实验条件下钝化层能够被分解并能够再钝化，Eb-Eprot值与此过程表面发生的反应有关［24］。Eb被认为是电位-电流密度图上电流密度突然增加时刻的电压值，而Eprot值是回扫过程电流值达到被动钝化电流密度时的电压值［25］。一般来说，Eb-Eprot的差异越小，说明合金在此种情况下具有更好的钝化膜修复能力和腐蚀稳定性。

镍钛合金在黏蛋白溶液中Eb-Eprot是最小的，Ig G和纤维蛋白原两组数值相似。结果表明，不同种类的蛋白质对同一合金材料表面的抗腐蚀性和钝化膜修复能力有不同的影响。由于蛋白质颗粒具有两性特征，表面携带不同电荷的蛋白以不同的方式参与再钝化过程。电化学实验结果显示，镍钛合金在黏蛋白的作用下表面氧化膜的修复能力强于其他两种蛋白，黏蛋白的添加可以增强镍钛合金的抗腐蚀能力。但对于不锈钢合金，三种蛋白对腐蚀电位参数影响趋势均不明显，说明三种蛋白对不锈钢合金的抗腐蚀能力和钝化膜修复能力的影响不明显。

蛋白质在合金表面的沉积以及蛋白质-金属络合物的形成可能导致腐蚀速率的降低和金属离子的溶解。在不同溶液中的极化曲线中，镍钛合金在黏蛋白中具有较高的Ecorr，说明添加黏蛋白可以增强镍钛合金的耐蚀稳定性。镍钛合金在三种蛋白组中较小的腐蚀电流进一步证明蛋白质可以沉积在试样表面阻碍点蚀的发展和进行。其他研究表明血液中氨基酸和蛋白质能与镍钛络结合并降低其点蚀敏感性。然而，有学者发现蛋白颗粒和不锈钢合金的腐蚀产物的主要形式是金属配位体络合物，这些金属与蛋白质直接络合成的羟化物会导致抗腐蚀能力的降低［26］。有实验研究表明不锈钢合金在蛋白存在时更易发生点蚀［7］。本实验中不锈钢合金在蛋白溶液中较大的腐蚀电流和较低的腐蚀电位也支持这一结论。

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