FHA及BG-BG-FHA復(fù)合涂層制備及其生物活性研究.pdf

1、鈦合金/HA生物活性陶瓷涂層復(fù)合材料不僅具有良好的機(jī)械性能,而且具有良好的生物活性,一直是硬組織替代材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由F部分取代HA中的部分OH-形成的氟取代的磷灰石(FHA)在人體液中具有比HA更低的溶解度,更長的存留時(shí)間以及更好的熱穩(wěn)定性,近年來已成為新的研究熱點(diǎn)。電泳沉積(EPD)近年來廣泛應(yīng)用于制備各種功能性金屬/陶瓷復(fù)合材料,具有沉積速度快、成本低,適用于復(fù)雜基體表面等優(yōu)點(diǎn)。因此,論文作者采用采用X射線衍射儀、掃描電子顯微

2、鏡、能譜儀、熱分析儀、熱膨脹儀、萬能試驗(yàn)機(jī)以及電化學(xué)工作站等實(shí)驗(yàn)手段,研究了反應(yīng)物濃度、F摻雜量和煅燒溫度等制備工藝參數(shù)對FHA粉末的物相組成、晶格點(diǎn)陣參數(shù)、晶胞體積和密度以及高溫?zé)岱€(wěn)定性的影響;研究了FHA粉末及涂層的熱處理溫度,以及基體的表面預(yù)處理方式對FHA涂層形貌和結(jié)合力的影響,并對BG/BG-FHA復(fù)合涂層的熱處理制度進(jìn)行優(yōu)化;通過模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)研究了FHA及BG/BG-FHA復(fù)合涂層的耐蝕性及生物活性。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如

3、下:
　　 1)反應(yīng)物 F-的濃度為0.5 mol/L時(shí),產(chǎn)物為純FHA,增大至1.0mol/L時(shí),煅燒后產(chǎn)物中有明顯的CaF2相;熱處理溫度在70～1250℃范圍內(nèi),隨溫度升高,F0.75HA晶胞體積線性增加,密度線性減小;隨F含量增加,FHA晶體中a軸點(diǎn)陣參數(shù)非線性減小。
　　 2)F摻雜能夠提高FHA的高溫?zé)岱€(wěn)定性,x≥0.5時(shí),FHA在1250℃下不分解,且隨F摻雜量增加,其穩(wěn)定性逐漸提高;少量F(x=0.25)

4、摻雜提高了HA基體的燒結(jié)致密度,隨F含量增加(x＞0.25),燒結(jié)致密度下降;F摻雜能降低FHA.高溫?zé)崤蛎浵禂?shù)(CET),隨著F含量的增加,FHA的CET值逐漸降低,1100℃,FA的CET值為12.21×10-6/K,較HA降低10.7％;模擬體液浸泡表明:磷灰石在塊體表面的生長能力為FHA＞HA＞FA。
　　 3)粉末經(jīng)過一定溫度的晶化處理(700℃)電泳沉積后得到的涂層具備更加致密的結(jié)構(gòu);一定溫度(700℃)的熱處理加強(qiáng)

5、了涂層的結(jié)合力,溫度過高(900℃)涂層及基體發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致結(jié)合性能變差。進(jìn)行酸處理+堿處理的基體制備的涂層具有較強(qiáng)的結(jié)合力。
　　 4)涂層經(jīng)過熱處理后玻璃和鈦合金基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),涂層和基體形成化學(xué)冶金結(jié)合;熱處理后涂層形成網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu),具有較好的生物活性;優(yōu)化后的涂層的熱處理制度為:熱處理溫度:750℃,保溫時(shí)間:12min;冷卻方式:隨爐冷卻。涂層經(jīng)過熱處理優(yōu)化后具備較大結(jié)合力(＞20MPa)。
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6、)以維鈍電流密度及鈍化電位區(qū)間的寬度為參考標(biāo)準(zhǔn),綜合考慮自腐蝕電位值,幾種涂層的耐蝕性強(qiáng)弱順序?yàn)?FHA涂層＞BG/BG-FHA涂層＞堿處理基體＞酸處理基體;鈦合金基體在浸泡后期有明顯的增重,是過飽和NaC1在其表面沉積的結(jié)果;FHA涂層在浸泡后表面一直進(jìn)行磷灰石和NaC1的交替沉積,質(zhì)量一直增加;BG/BG-FHA涂層中溶解和沉積反應(yīng)進(jìn)行的較為均衡,涂層質(zhì)量略有增加。
　　 6)耐蝕性強(qiáng)弱順序?yàn)?FHA涂層＞BG/BG-FHA