鈦合金表面改性及仿生法生物活性涂層的制備.pdf

1、為提高Ti6Al4V合金的耐磨性和耐蝕性能,降低有害離子Al和V的釋放對人體產(chǎn)生的副作用,利用激光氣體氮化技術(shù)在Ti6Al4V合金表面制備TiN枝晶表層,并用化學(xué)仿生法制備羥基磷灰石(HA)生物活性涂層。運用掃描電鏡、能譜分析和X射線衍射等分析手段對涂層的表面形貌、表面元素含量和相組成進(jìn)行了研究。得到的主要結(jié)論如下:采用激光氣體氮化技術(shù)可在Ti6Al4V合金表面制備出TiN枝晶表層。與Ti6Al4V合金基體相比,激光氣體氮化Ti6Al4

2、V合金同等條件下,磨損量比基體少得多,耐磨性有很大提高;電化學(xué)腐蝕試驗表明,激光氣體氮化樣品具有較高的腐蝕電位和較小的腐蝕電流,極化電阻是基體的4倍,耐腐蝕性能明顯優(yōu)于基體。堿熱處理可以使Ti6Al4V合金表面活性增強(qiáng),這主要是由于堿熱處理使Ti6Al4V合金表面生成了具有誘導(dǎo)作用的Ti-OH基團(tuán)。實驗結(jié)果表明:通過模擬體液的培養(yǎng),5天后能夠在其表面制備出羥基磷灰石,并且隨著試樣在模擬體液中培養(yǎng)時間的增加,沉積層逐漸增厚。Ca、P元素含

3、量隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加而增多,Ca/P也隨培養(yǎng)天數(shù)的不同而改變。堿熱處理可以改善激光氣體氮化Ti6Al4V合金表面的生物活性,在激光氣體氮化后的樣品表面也成功制備出了羥基磷灰石生物活性涂層。但與Ti6Al4V合金相比,需要較長的生長時間。由于激光氣體氮化樣品表面三維TiN枝晶結(jié)構(gòu)的存在,涂層與基體能夠產(chǎn)生牢固的機(jī)械鎖合,有利于提高涂層與基體界面結(jié)合強(qiáng)度,以及延長植入體的使用壽命。預(yù)鈣化處理可以在Ti6Al4V合金表面引入Ca、P離子,但后