TB9鈦合金表面微弧氧化制備生物活性陶瓷層試驗研究.pdf

1、本文以鈦合金種植牙系統(tǒng)重要組件-植入體材料為研究對象，采用微弧氧化法在其表面制備生物活性陶瓷層。通過植入體-骨界面應(yīng)力有限元分析，進(jìn)行了植入體材料選擇優(yōu)化；絡(luò)合劑特性對陶瓷層組織結(jié)構(gòu)有著重要影響，選用三種易降解絡(luò)合劑葡萄糖酸鈉（GA）、三乙醇胺（TEA）、乙二胺四甲叉膦酸鈉（EDTMPS）和常用絡(luò)合劑EDTA-2Na進(jìn)行對比微弧氧化試驗，探究替代EDTA-2Na可能性；分析了不同絡(luò)合劑體系下電解液、電參數(shù)對陶瓷層表面形貌、組織構(gòu)成、生長

2、規(guī)律的影響，并進(jìn)行了橫向比較；建立了不同特型微區(qū)微弧氧化反應(yīng)機制解釋模型；最后進(jìn)行了陶瓷層性能測試。
　　有限元分析表明，不同組件材料力學(xué)參數(shù)對界面應(yīng)力影響規(guī)律不同。應(yīng)力集中區(qū)域多為小曲率對應(yīng)骨界面區(qū)域；骨界面應(yīng)力值為1.18~1.35MPa，組件不同性能材料的組合可有效地降低骨界面應(yīng)力，優(yōu)化后鈦合金基材彈性模量40GPa、泊松比0.33，選擇TB9鈦合金進(jìn)行后續(xù)微弧氧化試驗。
　　建立微弧氧化數(shù)學(xué)模型。模型及試驗結(jié)果證明，

3、鈣磷電解液體系電壓模式下，NaOH濃度及電壓為主要影響參數(shù)；濃度相對較低（NaOH<0.30mol/L）時，模型與試驗結(jié)果吻合較好，最終控制參數(shù)選擇為電壓與NaOH濃度。
　　研究了不同絡(luò)合劑電解液體系下，電參數(shù)、電解液參數(shù)對陶瓷層表面形貌、元素構(gòu)成等特性的影響，探究了不同絡(luò)合劑陶瓷層組織結(jié)構(gòu)及生長規(guī)律。引入低溫液相等離子放電理論及自由基概念，結(jié)合熱力學(xué)理論，給出不同反應(yīng)微區(qū)微弧氧化反應(yīng)機制解釋模型，并給出化學(xué)反應(yīng)方程式。