为提高医用NiTi合金的耐腐蚀、耐磨性能和抑制Ni离子释放,增强合金的使用安全性和生物相容性,本文采用双向脉冲微弧氧化电源在医用NiTi合金表面制备了低Ni含量的氧化铝陶瓷膜层。采用SEM、XRD、EDS、XPS等手段系统研究了陶瓷膜层的显微组织结构,并对微弧氧化陶瓷膜层的形成机制进行探讨;采用拉伸试验、球-盘摩擦磨损试验、电化学测试技术、体外测试等研究了膜层的结合强度、耐磨性能、耐腐蚀性能和体外生物学性能。在NaAlO₂和NaAlO₂-NaH₂PO₂电解液体系中制备的微弧氧化陶瓷膜主要由γ-Al₂O₃组成,其衍射峰强度随着电解液浓度的增加、处理电压的提高和处理时间的延长而增强。在NaAlO₂电解液体系中制备的陶瓷膜层表面Ni含量只有0.7³at.%,NaAlO₂浓度对膜层表面形貌和粗糙度影响较大,结合强度随NaAlO₂浓度的增加而增加,最大为28MPa。在NaAlO₂-NaH₂PO₂体系中制备的陶瓷膜层表面呈现出典型的微弧氧化多孔形貌,Ni含量为3⁷at.%,且微孔数量和孔径及表面粗糙度随着处理时间、NaH₂PO₂浓度和正负向处理电压的变化呈规律性变化;在0.15mol/L NaAlO₂、0.01mol/L NaH₂PO₂的电解液中,正向电压为400V,处理2⁹0min所得膜层结合强度均大于60MPa,过大的NaH₂PO₂浓度、过高的正向电压和加载负向电压均使膜层结合强度降低。NiTi合金微弧氧化初期通过电解液中的铝酸根离子在NiTi阳极试样表面沉积形成Al₂O₃绝缘膜,为后续的电击穿、等离子体放电创造条件。分析表明陶瓷膜层可分为三层,分别为过渡层、致密内层、多孔外层。过渡层主要由非晶的Ni₂O₃、TiO₂、磷酸盐和Al₂O₃组成,内层是Al₂O₃和少量的Ni₂O₃、TiO₂和磷酸盐,外层是Al₂O₃和极少量的Ni₂O₃、TiO₂。这种结构为膜层提供了优良的结合强度、耐腐蚀性能及耐磨性能。微弧氧化膜层显著地提高了NiTi合金的耐磨性能。NiTi合金与GCr15对磨的摩擦系数为0.75⁰.85,磨损率为3.5μg/Nm,磨损机制主要为磨粒磨损;微弧氧化陶瓷膜层的摩擦系数因制备工艺的不同而在0.6⁰.9之间变化,磨损机制主要为粘着磨损。在正向电压为400V,处理时间为90min条件下所得的膜层,磨损率只有0.4μg/Nm,与基体相比磨损率下降9倍。微弧氧化陶瓷膜层还显著提高了NiTi合金的耐腐蚀性能,有效地抑制了Ni离子的释放。在正向电压为400V,处理时间为90min条件下制备的膜层,与基体相比,其腐蚀性能可提高2个数量级,而Ni离子释放量可降低1个数量级。微弧氧化处理后的NiTi合金具有生物活性,在SBF溶液中浸泡后可诱导出缺钙的类骨磷灰石。通过溶血率、动态凝血时间和血小板黏附结果发现,微弧氧化处理后的NiTi合金血液相容性得到较大改善。体外成骨细胞培养试验发现经微弧氧化处理的NiTi合金表面成骨细胞铺展、繁殖能力增强,表明表面粗糙多孔的氧化陶瓷膜层有效地提高了NiTi合金的生物相容性。