亚音速火焰喷涂（HA-BG）/（Ti-G）生物复合涂层的特性研究
在钛合金表面采用有效的涂层制备技术形成一种较为理想的硬组织植入材料，成为近年来生物材料研究领域的热点。但基体与涂层两者的物理、化学性质差异较大，特别是两者热膨胀系数与弹性模量的不匹配，导致陶瓷涂层可能出现开裂、脱落等问题。为改善上述问题，本文采用在纯Ti粉中加入具备生物活性的底釉玻璃(G)的方法缓解涂层应力，提高涂层的结合强度。工作层制备过程中引入生物活性玻璃(BG)，调控涂层的活性，制备出具有生物活性的复合涂层，并对其力学性能、组成、显微结构、界面特性进行了系统深入的研究。
首先制备了羟基磷灰石(HA)、底釉玻璃(G)、生物活性玻璃(BG)粉末及其复合喷涂粉体。结果表明：喷雾干燥可直接获得粒度细小、分布均匀的球形HA粉体，制备复合粉体可有效避免粉体团聚。熔融破碎的添加剂底釉玻璃和生物活性玻璃为非晶的玻璃态物质，经过煅烧后，其最终产物主相是Ca<,5>(PO<,4>)<,3>F，Ca<,5>(PO<,4>)<,3>F是一种新型生物材料，具有良好的骨结合性能及更高的稳定性。
采用亚音速火焰喷涂方法制备了满足结合强度要求的Ti-G系底层。涂层性能研究表明：Ti-G系底层结合强度、微观结构取决于复合粉体的粒度、底釉玻璃的添加量、送粉工艺及晶化处理工艺。Ti-G系底层经700℃晶化处理后，以锐钛型FiO<,2>为主相，金红石型TiO<,2>为次相，同时含有少量的TiN。涂层裂纹处有晶态TiO<,2>析出，有助于愈合裂纹、阻断有毒物质融入生体的通路。当涂层中添加粒度≤50μm底釉玻璃时，涂层表面有晶态析出物Na<,2>Ti<,6>O<,13>，使涂层具有一定生物活性。晶化处理后Ti-G系底层存在的残余应力为压应力，残余压应力的存在对于提高涂层结合强度起到积极意义，其绝对值的大小取决于复合粉体中底釉玻璃的含量与粒度。
采用亚音速火焰喷涂方法制备了以8Ti2G为底层，HA-BG为工作层的生物活性涂层，涂层性能研究表明：复合粉体的粒度决定涂层结构、相组成，复合粉体中添加生物活性玻璃，改善涂层结构，抑制裂纹产生、扩展，提高了涂层结合强度。HA-BG涂层经过700℃晶化处理后，涂层主相为晶态HA，添加生物活性玻璃后有新相Na<,2>Ca(PO<,4>)F产生。HA-BG粉体粒度≤10μm时，HA晶粒粒度减小，生物活性玻璃抑制了HA晶粒的长大。
亚音速火焰喷涂;羟基磷灰石;生物玻璃;微观结构;结合强度;生物涂层
佳木斯大学
硕士
材料加工工程
李慕勤
2007
中文
R318;TB347
72
2007-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）