Ti-γ-TiAl-FHA生物復(fù)合涂層材料的制備及研究.pdf

1、鈦(Ti)及其合金(Ti6Al4V)由于具有一定生物相容性，已被廣泛應(yīng)用于骨的植入替代物，但它不能直接誘導(dǎo)骨組織的生長。因此很多學(xué)者都對(duì)鈦及其合金進(jìn)行了表面改性來改善生物活性。采用羥基磷灰石在鈦合金表面涂覆，是一種較為有效改善生物活性的方法。但是由于羥基磷灰石在體內(nèi)溶解速度過快，引發(fā)了種植體在體內(nèi)失效的問題，同時(shí)金屬離子如Al，V和Ti等溶出情況加重，γ-TiAl金屬間化合物不僅具備優(yōu)良的耐腐蝕性，而且與Ti基體和磷灰石外涂層之間具有良

2、好的物化匹配性，成為理想的過渡層材料之一。含氟羥基磷灰石(FHA)由于氟離子(F<'->)取代部分羥基(OH<'->)可以改善磷灰石的溶解性，從而顯著提高生物涂層在生理液中的穩(wěn)定性，進(jìn)一步促進(jìn)磷酸鈣在成骨過程中的生物礦化和骨組織中磷灰石晶體的形成。制備具有Ti/γ-TiAl/FHA預(yù)期結(jié)構(gòu)的生物復(fù)合涂層材料可以有效的解決離子溶出及涂層結(jié)合力、溶解度問題，有望應(yīng)用于牙科、骨科的修復(fù)、替代及骨組織工程等領(lǐng)域。 在經(jīng)過深入的文獻(xiàn)查詢及

3、前期工作基礎(chǔ)上，以Al粉為原料，在Ti基體上采用真空燒結(jié)漫滲得到以γ-TiAl為主的金屬間化合物過渡層。以Ca(NO<,3>)<,2>·4H<,2>O-P<,2>O<,5>-NH<,4>F-乙醇體系為前驅(qū)液經(jīng)過陳化、回流等操作得到含氟磷灰石熔膠涂敷液，采用浸漬提拉法在具有過渡層的Ti基體上制備一定厚度，不同含氟量的含氟羥基磷灰石涂層。 運(yùn)用XRD、SEM、FTIR、ICP-AES及電子拉力試驗(yàn)等技術(shù)對(duì)所制備的樣品進(jìn)行分析和研究，

4、得到如下的結(jié)果：采用真空燒結(jié)可獲得γ-TiAl過渡層，通過調(diào)節(jié)Al含量(即涂敷厚度)，可以獲得主成分為γ-TiAl且厚度不同的金屬間化合物過渡層。 以Ca(NO<,3>)<,2>·4H<,2>O-P<,2>O<,5>-NH<,4>F-乙醇體系為前驅(qū)液，能夠制備出純度較高的含氟羥基磷灰石粉體，通過浸漬提拉法可以得到不同厚度的FHA涂層。通過調(diào)整體系中NH4F的含量，即可獲得含氟量不同的FHA涂層。經(jīng)10次涂敷可獲得表面平整，開裂少

5、的FHA涂層。 試樣在SBF溶液中的浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，含氟羥基磷灰石涂層比羥基磷灰石涂層溶解度小，且隨著NH<,4>F加入量的增加，溶解度減小。所有的試樣均能夠誘導(dǎo)HA的形成，只是HA生成量不同，說明所有試樣均具有生物活性。具有Ti/γ-TiAl/FHA結(jié)構(gòu)的試樣，其Al、Ti及V離子溶出較其它試樣要小得多。尤其是Ti離子，經(jīng)過6個(gè)月的浸泡僅為0.303μg/L，Al離子僅為4.58μg/L，而不含過渡層的Ti離子溶出為25.3

6、9μg/L，Al離子為47.6μg/L。 涂層與基體的結(jié)合力測(cè)試表明，含氟羥基磷灰石涂層與基體的結(jié)合力明顯高于HA與基體的結(jié)合力，具有Ti/γ-TiAl/FHA結(jié)構(gòu)的試樣具有最高的結(jié)合力，達(dá)到20MPa，比單獨(dú)采用HA作為涂層有了很大提高。 本工作采用漫滲燒結(jié)和溶膠·凝膠法能夠有效控制過渡層及生物外涂層厚度，F(xiàn)HA涂層中F含量，從而控制FHA涂層的溶解度、熱膨脹系數(shù)等參數(shù)。本工作中得到的Ti/γ-TiAl/FHA表現(xiàn)出良