La（NO<,3>）<,3>、NaF对钛合金微弧氧化钙磷涂层的组织结构及性能的影响
钛及其合金由于具有优良的机械性能和生物相容性能而被广泛应用于硬组织替代材料，但生物活性及耐磨性较差，因而限制了其进一步的发展和应用。采用微弧氧化法(MAO)在钛合金表面制备了富含钙磷的生物涂层。借助SEM、XRD、磨损试验机和万能拉伸试验机等测试技术，对微弧氧化涂层的表面形貌、物相组成、摩擦系数及结合强度进行了分析。通过研究微弧氧化参数对涂层形貌、Ca/P比及厚度的影响，确定了最佳工艺规范。揭示了硝酸镧和氟化钠添加剂对涂层形貌和相组成的影响规律，首次研究了涂层在体液环境下的结合强度、耐腐蚀性能及摩擦磨损性能，并讨论涂层在模拟体液中的生物稳定性和生物活性。
确定磷离子浓度为0.1mol/L、Ca/P比1.5的Ca(CH<,3>COO)<,2>·H<,2>O-NH<,4>H<,2>PO<,4>溶液体系为最佳溶液；在工艺参数为氧化电压400V，氧化时间10min，脉冲频率600Hz，占空比10％时，制备了表面多孔分布均匀且富含钙磷的生物涂层，涂层平均厚度为56.38gm，其主要相为金红石、锐钛矿和少量的CaTiO<,3>。
在上述溶液中加入添加剂硝酸镧和氟化钠，确定二者最佳浓度分别为0.16g/L和2.10g/L，相分析表明两种复合涂层的相组成基本没有改变。模拟体液浸泡后涂层的拉伸结合强度，模拟体液中的电化学腐蚀阳极极化电位及涂层的干摩擦和体液环境下的摩擦系数测试表明：硝酸镧/磷酸钙复合涂层优于氟化钠/磷酸钙复合涂层。涂层与基体的结合强度高于34 MPa，复合涂层具有较好的抗拉强度；涂层的极化电位为-0.23V，与单一钙磷涂层相比提高约0.18V，复合涂层具有较好的耐蚀性；干摩擦和体液环境下的摩擦系数分别为0.6和0.15，与单一钙磷涂层相比降低约0.1和0.35左右，复合涂层具有较好的耐磨性。
在模拟体液环境下，复合涂层与单一钙磷涂层表面均可形成羟基磷灰石层，但复合涂层在模拟体液中浸泡9天时就有少量的羟基磷灰石生成，具有很好的骨诱导能力。
采用微弧氧化技术，以硝酸镧作添加剂制备的钙磷复合涂层具有较低的摩擦系数，较好的耐腐蚀性及较高的结合强度，而且可诱导类骨磷灰石的生成，表现出极好的生物活性，使其在作为硬组织替代材料方面具有广泛的应用前景。
微弧氧化;添加剂;结合强度;摩擦磨损;磷酸钙;钛合金
佳木斯大学
硕士
材料学
马臣
2007
中文
TG174;TG146.23
75
2007-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）