微弧氧化鈦合金表面生物活性涂層的制備.pdf

1、為了改善Ti6Al4V合金的生物活性、提高骨愈合速度,本文利用微弧氧化技術(shù)在Ti6Al4V合金表面制備了含鈣、磷的多孔TiO2膜,研究了處理電壓和Ca/P比對膜層組織結(jié)構(gòu)和相組成以及后續(xù)的熱處理和堿熱處理對膜層生物活性的影響,并對羥基磷灰石(HA)的沉積機(jī)理與生長過程進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下:(1)利用微弧氧化技術(shù)可在Ti6Al4V合金表面制備富含Ca和P的氧化膜層,氧化膜表面由粗糙不平、多孔的熔融狀物組成,有的孔洞相互連通,孔徑可

2、達(dá)幾微米。微孔孔徑和膜層厚度都隨陽極電壓增大而逐漸增大;微弧氧化膜層主要由金紅石型TiO2和銳鈦礦型TiO2組成,陽極電壓對相組成沒有明顯影響。微弧氧化處理使鈦合金的耐磨性和耐腐蝕性得到了明顯提高。(2)隨著Ca/P比的增大,微弧氧化膜表面的微孔孔徑變大,金紅石型TiO2的相對含量增加。當(dāng)Ca/P達(dá)20:1時(shí),膜層內(nèi)有CaTiO3、弱結(jié)晶的羥基磷灰石和非晶相形成。隨著Ca/P比的增大,微弧氧化膜誘導(dǎo)磷灰石沉積的能力明顯增強(qiáng),說明微弧氧化

3、膜表面非晶峰的出現(xiàn),促進(jìn)了磷灰石晶核的形成。(3)400℃的熱處理使微弧氧化膜(Ca/P=1:1,400/100V)中金紅石相相對含量增加、晶體取向更加明顯、生物活性得以改善。這主要由于金紅石(101)晶面和羥基磷灰石(0004)的結(jié)構(gòu)非常匹配,降低了形核功,從而有利于羥基磷灰石的生長。(4)堿熱復(fù)合處理使微弧氧化膜(Ca/P=1:1,400/100V)表面呈微孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和大量CaTiO3相形成。而鈦酸鈣相的水解有利于誘導(dǎo)磷灰石相的形核