本书首先从腐蚀电化学的基础知识入手，结合医用钛金属的类型和人体内的应用现状，阐述钛金属在人体内腐蚀的基本概念和特点；其次，对钛金属腐蚀的研究及进展进行详细介绍，包括不同的研究方法、各种影响因素及腐蚀机理等；最后，对体内钛金属腐蚀防护措施进行了简述。
更多科学出版社服务，请扫码获取。
腐蚀是由于材料与周围环境互相作用而导致的材料破坏现象。随着材料科学与技术的发展，人们对材料的可靠性和长效性的需求越来越迫切，而腐蚀无疑是最重要的因素之一。集成电路上一根连接线的腐蚀，就可以导致大型计算机系统的崩溃：存储罐体上一个局部的穿孔，就可以导致核废液的泄漏。从某种程度上来讲，材料腐蚀造成的对经济、资源、环境的影响，比材料本身的损失要大得多。根据中国工程院重大咨询项目“我国腐蚀状况及控制战略研究”的调查结果，2014年我国腐蚀总成本为21278.2亿元，相当于每个中国人承担了1555元人民币。这项调查中的“腐蚀总成本”，既包括防腐费用、锈蚀材料更换费用等针对某一特定设施或装备的成本，也包括由腐蚀造成的更大范围的经济损失、环境破坏等。
提到腐蚀，人们首先联想到的不外乎几种常见的情形，如港口码头钢桩的腐蚀、混凝土钢筋的腐蚀、海洋平台和油气管道的腐蚀等，却很难联想到人体环境中植入体材料的腐蚀问题。的确，人体环境中的材料腐蚀，仅在最近的20年内才逐渐引起人们的重视，并在医学杂志和报纸上被报道。此类腐蚀问题不应被忽视，因为它直接影响患者术后的健康状况。腐蚀可能引发剧烈的疼痛和副作用，甚至导致植入体的失效，需要进行二次手术，给患者造成严重的身体和经济负担。对于非专业研究人员和非专业医护人员，的确很难有机会接触到此类问题，鉴于此，本书希望能借助基础层面和某些典型特例对人体环境中最主要的材料之一——钛及钛合金材料的腐蚀问题进行介绍，希望能引起人们对此类腐蚀问题的关注。
在最近的40年里，电化学方法在腐蚀研究领域的应用已经成为一种最重要的研究手段，因此本书首先对腐蚀电化学基础进行了介绍。关于这方面，已经有多位腐蚀界的世界级科学家撰写了多本著作，我国最经典的著作即为曹楚南先生的著作《腐蚀电化学原理》。由于人体环境中材料的腐蚀问题不仅面向材料腐蚀领域的科研工作者，也面向医学领域的科研工作者，因此本书不在腐蚀电化学的理论基础方面做非常详尽的阐述，仅从基础层面着手，对腐蚀的基本原理、基本特性、常见腐蚀类型等方面进行简要叙述，因此能够适用于非腐蚀专业的读者快速了解腐蚀原理和腐蚀电化学的核心内容，进而更容易了解本书关于钛及钛合金材料腐蚀的相关内容。
本书在介绍腐蚀电化学原理之后，对钛及钛合金材料在人体中的腐蚀环境、腐蚀特性和存在的问题等多方面进行了非常详细的阐述，有很多内容涉及目前最新的研究结果和进展情况。这基于作者在英国多年的科研工作经验积累和与英国科学家共同工作的经历。
本书得到中国工程院“我国腐蚀状况及控制战略研究”重大咨询项目的支持，也得到了侯保荣院士、段继周研究员等专家的指导，借此机会向他们表示最衷心的感谢！本书内容比较丰富，作者尽量做到语言通俗易懂，但由于时间和水平有限，书中难免存在疏漏和不妥之处，恳请专家和读者朋友们批评指正。
目 录
丛书序
丛书前言
序
前言
绪论 1
第1章 腐蚀电化学基础 2
1.1 金属在液相环境中的腐蚀 2
1.1.1 阴极和阳极反应 2
1.1.2 腐蚀过程中pH的变化 3
1.2 腐蚀的热力学基础 4
1.2.1 电化学反应序列表 4
1.2.2 E-pH图 5
1.2.3 阴极保护 7
1.3 腐蚀的动力学基础 7
1.3.1 电化学动力学 7
1.3.2 埃文斯图 8
1.3.3 开路电位 9
1.3.4 腐蚀速率的测量 9
1.3.5 物质扩散的影响 11
1.3.6 金属的钝化 12
1.4 典型腐蚀类型 12
1.4.1 点蚀 13
1.4.2 缝隙腐蚀 17
1.4.3 摩擦腐蚀 17
1.4.4 侵蚀腐蚀 17
1.4.5 大气腐蚀 17
1.4.6 晶间腐蚀 18
1.4.7 环境辅助的腐蚀裂纹 18
1.5 腐蚀控制策略简述 19
第2章 医用钛金属体内腐蚀概况 20
2.1 医用钛金属概况 20
2.1.1 生物医用材料概述 20
2.1.2 钛的本体性质 21
2.1.3 钛的表面性质 22
2.1.4 钛在生物医学领域的应用 23
2.1.5 常用的医用钛金属 26
2.2 钛金属腐蚀基本概念 30
2.2.1 钛腐蚀的电化学特性 30
2.2.2 Ti-H2O的普贝图 31
2.3 钛金属的腐蚀类型 32
2.3.1 均匀腐蚀 32
2.3.2 点蚀 33
2.3.3 缝隙腐蚀 34
2.3.4 微动摩擦缝隙腐蚀 35
2.3.5 摩擦腐蚀 36
2.4 钛金属体内腐蚀常用的研究方法 36
2.4.1 元素的痕量分析 37
2.4.2 X射线分析技术 38
2.4.3 显微镜法 40
2.5 钛金属体内腐蚀产物 40
2.5.1 钛离子 40
2.5.2 钛金属或氧化物颗粒/碎片 42
2.6 钛腐蚀产物对人体组织的影响 45
2.7 钛发生体内腐蚀的可能原因 47
参考文献 51
第3章 钛金属体外腐蚀研究方法 55
3.1 引言 55
3.2 研究方法 56
3.2.1 重量法 56
3.2.2 溶液分析法 56
3.2.3 电化学方法 57
3.2.4 扫描电子显微镜法 58
3.2.5 原子力显微镜法 59
第4章 环境酸度对钛金属腐蚀的影响 60
4.1 引言 60
4.2 介质pH对钛腐蚀的影响 60
4.3 HCl对钛金属腐蚀的影响 61
4.3.1 HCl的浓度和温度对钛金属OCP的影响 61
4.3.2 HCl的浓度和温度对钛金属阳极氧化的影响 62
4.3.3 HCl对钛金属表面形貌的影响 65
4.4 小结 67
参考文献 67
第5章 共存的无机物与有机物对钛金属腐蚀的影响 68
5.1 引言 68
5.2 H2O2对钛金属腐蚀的影响 68
5.2.1 表面形貌 68
5.2.2 H2O2的普贝图 72
5.2.3 电化学阻抗谱研究 73
5.2.4 动电位阳极极化与动电位阴极极化 78
5.2.5 溶液分析法 81
5.3 白蛋白的影响 82
5.3.1 动电位极化曲线 83
5.3.2 动电位阳极极化和动电位阴极极化曲线 85
5.4 胶原蛋白和纤维蛋白的影响 86
5.5 白蛋白与H2O2共存的影响 86
5.5.1 溶液分析法 86
5.5.2 表面形貌 87
5.5.3 OCP测试 88
5.5.4 动电位阳极极化和动电位阴极极化 90
5.5.5 静电位极化 91
5.5.6 浸泡实验 92
5.5.7 讨论 93
5.6 白蛋白与氟离子共存的影响 95
5.7 小结 99
参考文献 100
第6章 植入体周围环境中脂多糖对钛金属腐蚀的影响 101
6.1 引言 101
6.2 脂多糖对钛金属腐蚀的影响 102
6.2.1 电化学方法 102
6.2.2 溶液分析法 104
6.3 小结 111
参考文献 112
第7章 口腔细菌对钛金属腐蚀的影响 113
7.1 引言 113
7.2 研究方法 114
7.3 变形链球菌的影响 114
7.4 轻型链球菌的影响 117
7.5 内氏放线菌的影响 118
7.6 血链球菌的影响 120
7.7 小结 125
参考文献 126
第8章 真核细胞对钛金属腐蚀的影响 127
8.1 引言 127
8.2 中性粒细胞的影响 127
8.3 巨噬细胞的影响 132
8.4 成纤维细胞的影响 135
8.5 骨细胞的影响 137
8.6 小结 139
参考文献 140
第9章 微动摩擦缝隙腐蚀研究 141
9.1 引言 141
9.2 腐蚀研究装置的类别 141
9.2.1 摩擦腐蚀装置 143
9.2.2 微动腐蚀装置 144
9.2.3 微动摩擦缝隙腐蚀装置 145
9.3 研究装置机械参数的影响 149
9.4 多种化学物质对MACC的影响 151
9.5 小结 154
参考文献 155
第10章 钛金属腐蚀防护方法概述 157
10.1 新型钛合金的制备 157
10.2 表面改性技术 158
10.2.1 钛金属表面羟基磷灰石涂层改性 158
10.2.2 钛金属表面渗碳/渗氮改性 158
10.3 小结 159
参考文献 160
书单推荐
