等离子表面改质技术提高人工关节抗磨损效能的实验研究

目的利用等离子浸没注入技术（PIII）改质钛-铝-钒（Ti-6Al—4V）表面，探讨高温注入及后续退火处理的改性效果。方法将Ti-6Al—4V合金以氮气等离子注入，藉检测表面氮离子的分布、表面结构／粗糙度、材料晶体及摩擦系数等性质，以评估PIII表面改性的效果。结果提高注入温度，表面氮注入层浓度的峰值呈轻度下降；渗透深度则略为上升。硬度与注入层厚度呈良好相关性，但在高温下注入，表面溅射将造成材料的粗化，摩擦系数上升。600—800℃间高温下退火处理，同样可达到提高注入深度及促使TiN及Ti2N晶体生成、提升硬度的效果，同时升温退火处理也会造成粗糙度的微幅上升。结论本研究藉表面物化性及力学性质的量测，初步发现Ti-6Al—4V于室温下以等离子浸没注入技术注入，并于700℃下经30min退火处理，可得到高硬度、低摩擦系数、耐磨损的适用于人工关节应用表面的技术。