钛、锆、钽均为惰性材料,且耐磨性较差。经微弧氧化处理,钛和锆可提高生物相容性和耐磨性能。但目前关于钽微弧氧化处理的研究尚未见报道,对钛微弧氧化膜层的生物摩擦学性能研究的比较少,对锆和钽微弧氧化膜层生物摩擦学性能研究更是鲜有报道。本文采用微弧氧化技术分别在钛、锆和钽表面原位生成一层含钙磷元素的多孔状氧化膜层,研究微弧氧化膜层的形貌、结构及组成,并在25%小牛血清润滑条件下做球盘往复式摩擦磨损试验,研究氧化膜层在生理环境下的摩擦磨损特性。研究结果表明,钛、锆、钽的微弧氧化膜均粗糙多孔,且都随着阳极电压的升高,膜层厚度增加,微孔孔径增大。相对于锆微弧氧化膜层,钛和钽微弧氧化膜层的孔径和厚度比较大。微弧氧化膜层的硬度均高于基体,而弹性压痕模量低于基体。钛微弧氧化膜层在300V电压下主要由锐钛矿型YiO2组成,随着电压升高,相组成由锐钛矿型TiO2渐转变成金红石型TiO2。锆微弧氧化膜层主要由立方相氧化锆、四方相氧化锆和少量单斜相氧化锆构成。钽微弧氧化膜层主要由Ta2O5、TaO和CaTa2O6组成。25%小牛血清润滑条件下的微弧氧化膜层与Si3N4陶瓷球的摩擦磨损试验表明,钛、锆、钽微弧氧化膜层的摩擦因数均高于基体,除了450V钛微弧氧化膜层,其它膜层的磨损率均低于基体,表现出了良好的耐磨性能。研究比较钛、锆、钽微弧氧化膜层的生物摩擦磨损性能。钛微弧氧化膜层/Si3N4球的摩擦因数高于钽微弧氧化膜层/Si3N4球的摩擦因数,但低于锆微弧氧化膜层的/Si3N4摩擦因数。锆微弧氧化膜层的磨损率相对较高。钛和钽微弧氧化膜层磨损表面的犁削痕迹较明显；而锆微弧氧化膜层的剥落坑更多、更大些,锆微弧氧化膜层比其它两种膜层更脆,更容易发生疲劳剥落磨损。三种金属微弧氧化膜层摩擦磨损为磨粒磨损,兼有显微切削和疲劳剥落两种机制。