种中分子量蛋白对镍钛和不锈钢弓丝抗腐蚀能力(4)

溶液中的蛋白成分可对腐蚀反应有多重影响：一方面，材料表面的蛋白质吸附层能够一定程度上封闭表面电化学活性位点，保护其下的金属层与周围腐蚀性环境进一步发生反应，从而提高抗腐蚀能力。另一方面，金属阳离子与蛋白颗粒的络合可以使游离阳离子浓度降低，从而加速腐蚀的进程。在动电位极化的过程中，金属表面钝化膜的破坏使其下的金属层受到腐蚀环境的侵蚀，引起点蚀的发生［27］。金属离子与蛋白质的络合可降低活化能或者增加化学自由能的变化使金属溶解增加。蛋白颗粒与金属离子结合后可以将它们从界面上转移，从而促进金属的进一步溶解加快腐蚀速率。与钝化膜上元素成分的螯合会打破此处的化学平衡。蛋白颗粒参与腐蚀反应，改变了原有化学平衡的位置；蛋白结合金属后的大分子效应可以部分抵消蛋白层的封闭效应，最终重新建立平衡。此外，蛋白吸附到金属表面后会限制氧的扩散，从而使表面钝化延缓［28］。不同的蛋白质对合金表面有不同的亲和力，所以吸附到合金表面的蛋白颗粒量是不同的。蛋白质和表面之间的亲和力越弱，就会有较少的蛋白质吸附，对表面氧扩散的限制也会减弱，导致氧化膜钝化能力增强。此外，越少的蛋白吸附在表面就意味着较少的蛋白质与金属离子结合，这也是Ecorr升高的原因。这种效应是镍钛合金在黏蛋白溶液中出现较高的Ecorr和较小的Eb-Eprot的原因，表明材料抗腐蚀能力的升高和钝化膜修复能力的增强。

在浸泡试验后，3种蛋白组样品在扫描电镜下均呈现出明显的沉积形貌。单纯唾液组和蛋白组样品在28 d的静态腐蚀后，表层均匀腐蚀但表面相对完整。蛋白组的镍钛样品呈现出小而局限的腐蚀坑，说明镍钛合金在蛋白的存在下腐蚀过程更轻微和局限。对于不锈钢合金样品，蛋白组样品腐蚀轨迹变大，在材料表面发现了更大更不规则的凹坑腐蚀形貌，说明添加蛋白使不锈钢表面钝化保护膜更易溶解，使不锈钢合金的抗腐蚀性降低。在原子力显微镜下，蛋白组样品表面氧化层是一层呈现出连续的山峰状沉积膜结构，氧化膜是由蛋白聚集形成的，但不同的蛋白颗粒的沉积形态不完全相同。黏蛋白颗粒更易团聚，波状形状更明显，表面颗粒表现为小而致密的聚集态。IgG组表现出较大的峰状孤立突起的形态。纤维蛋白原组仅表现出分散的椭圆形沉积形貌。这表明3种不同蛋白质在合金表面沉积物形成模式不同。这是否会导致腐蚀界面不同的耐蚀性及其具体的发生机理仍需进一步研究。蛋白膜的形态特征是否与底物相关，或与蛋白的修饰相关，尚不清楚。

4 小结

纤维蛋白原、IgG和黏蛋白的添加不会引起镍钛或不锈钢合金的破裂或镍离子释放过量。不同种类的蛋白对同种的合金材料抗腐蚀性能的影响不同：添加蛋白导致不锈钢合金耐腐蚀性降低，而蛋白可以减缓镍钛合金的腐蚀进程。添加黏蛋白能够提高镍钛合金表面钝化膜的抗腐蚀能力和修复能力。加入纤维蛋白原使镍钛和不锈钢合金的抗点蚀能力增高。不同类型的蛋白可在金属表面形成不同的沉积形态，并参与合金的腐蚀过程。本研究结果为医用合金材料离子注入和胶体沉积等表面改性技术提供了理论依据，并为减少金属材料毒性离子析出，提高生物相容性提供参考。

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