高溫煅燒—濕CO-,2-氣氛熱處理法制備碳酸羥基磷灰石生物涂層的研究.pdf

1、碳酸羥基磷灰石(Hydroxy-carbonate-apatite簡稱HCA)具有良好的生物活性和生物相容性，是一種應(yīng)用前景非常好的生物材料。但是由于其本身的脆性和強(qiáng)度低，限制了它單獨(dú)作為植骨材料的應(yīng)用，而必須與其它傳統(tǒng)的醫(yī)用金屬或陶瓷材料一起使用，才能滿足作為醫(yī)用材料強(qiáng)度方面的要求，本課題采用氧化鋁陶瓷為基體，在氧化鋁基體表面制備HCA涂層，利用氧化鋁陶瓷良好的生物相容性、穩(wěn)定的理化性能、機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨損、耐高溫等特性，充分利用涂層

2、與基體的性能優(yōu)勢，制備出生物學(xué)性能和力學(xué)性能良好的生物活性涂層材料。 本論文對利用真空吸漿—高溫煅燒—濕CO2氣氛熱處理法在氧化鋁陶瓷基體上制備HCA涂層進(jìn)行了研究。在制備涂層之前，首先研究了HCA的制備方法，利用X射線衍射分析(XRD)、傅立葉變換紅外吸收光譜分析(FTIR)、差示掃描熱分析(DSC-TG)等方法探討了原料鈣磷摩爾比，熱處理溫度對所制得HCA相組成與化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響。并且對涂層表面與斷面形貌，結(jié)合強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、

3、化學(xué)穩(wěn)定性與生物學(xué)性能等進(jìn)行了研究。 研究結(jié)果表明，用Ca(NO3)2和H3PO4為原料制備的鈣磷化合物，經(jīng)1500℃高溫煅燒后，在含水蒸氣的CO2氣氛中進(jìn)行熱處理，碳酸根能夠進(jìn)入晶格，生成生物活性高的HCA。熱處理溫度對產(chǎn)物的相組成有較大影響，對于鈣磷摩爾比為1.45的試樣，熱處理溫度為800℃時(shí)，晶相中有碳酸鈣存在，而在823～1000℃下熱處理結(jié)晶相為碳酸羥基磷灰石。原料鈣磷摩爾比對產(chǎn)物也有很大影響，當(dāng)原料鈣磷摩爾比為1.

4、45時(shí)，經(jīng)熱處理后生成純度較高的碳酸羥基磷灰石，而原料鈣磷摩爾比大于或小于1.45時(shí)，則由于鈣的過量或不足，最終會(huì)生成少量CaO，CaCO3或Ca3(PO4)2(簡稱TCP)雜相。 一次真空吸漿吸附的鈣磷化合物大部分進(jìn)入到了氧化鋁基體內(nèi)部，料漿中的Ca2+擴(kuò)散到氧化鋁晶面上，使表層氧化鋁的晶體生長成六角形板狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過兩次涂層，可在基體表面制備出粗糙多孔結(jié)構(gòu)的碳酸羥基磷灰石涂層，該涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度大于69MPa，顯著高于由其