电泳沉积和反应结合制备羟基磷灰石/氧化铝复合涂层

在金属表面用电泳沉积(electrophoretic deposition, EPD)法制备羟基磷灰石(hydroxyapatite, HA)涂层的主要问题是结合强度较低.为了提高HA涂层与基体的结合强度,先采用EPD在钛表面制得羟基磷灰石/铝(hydroxyapatite/aluminum, HA/Al)复合涂层,然后采用反应结合方法(reaction bonding process)制备羟基磷灰石/氧化铝(hydroxyapatite/aluminum oxide, HA/Al2O3)复合涂层,并与相同条件下制备的HA单一涂层进行比较研究.用扫描电镜表征涂层的表面和横截面形貌.用能量散射X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)谱分析HA/Al2O3复合涂层的化学组成.用XRD仪研究涂层的物相组成和热稳定性.通过黏结-拉伸实验测定HA涂层与基体的结合强度.结果表明:通过850℃热处理,HA/Al复合涂层中的Al粉发生氧化反应生成Al2O3,经反应结合得到HA/Al2O3复合涂层;反应结合提高了HA涂层的致密化程度且降低了基底钛表面的氧化程度;与单一HA涂层相比,HA/Al2O3复合涂层与基底间的结合强度得到明显提高.     

氧化石墨烯/羟基磷灰石涂层对镁合金耐腐蚀性的影响

采用仿生法在改性模拟体液中于镁合金表面制备了羟基磷灰石(HA)涂层和氧化石墨烯/羟基磷灰石(GO/HA)复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对两种涂层进行了形貌和结构表征,通过析氢量测量、极化曲线和交流阻抗等方法分别研究了裸镁合金、含HA涂层及GO/HA涂层镁合金在pH为7.4的模拟体液(SBF)和3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,氧化石墨烯增加了羟基磷灰石涂层的致密性,含GO/HA复合涂层的AZ91镁合金耐腐蚀性能最好,相对于裸镁合金,其腐蚀电流密度降低了一个数量级,析氢量降低了52%。     

羟基磷灰石/TiO_2复合涂层在模拟脑脊液中生物相容性(英文)

应用阳极氧化法在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)表面制备了多孔TiO2涂层,在TiO2涂层表面电沉积制备了羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/TiO2复合涂层,用实验用人工脑脊液(artificial cerebrospinal fluid,ACSF)体液模拟人体的脑脊液,以TC4和TiO2涂层为对比,研究了HA/TiO2涂层在浸泡过程中发生的物理化学变化,考察了HA/TiO2复合涂层抑制钛合金中元素Al和V的析出情况。结果表明:3种样品随浸泡时间的延长遵循的生长规律为:HA成核→HA晶粒长大→HA晶粒相互团簇形成一体→涂层逐渐扩大覆盖到整个基体表面;TC4,TiO2以及HA/TiO2涂层在ACSF中都能够诱导HA的生成,表现出了良好的生物活性。检测浸泡后溶液中Al和V的浓度可知,阳极氧化法制备的TiO2涂层对于Al,V元素的析出起到了一定的抑制作用,能够进一步提高钛合金的生物相容性。     

钛涂覆多孔羟基磷灰石/氧化铝生物陶瓷涂层的性能研究

通过电泳沉积的方法在生物医用钛基体表面制备羟基磷灰石(HA)/Al/壳聚糖(CS)复合涂层,通过高温烧结分解CS颗粒并制备钛基多孔HA/Al_2O_3复合生物陶瓷涂层。通过粘结-拉伸实验测定涂层与基材的结合强度;XRD和SEM对涂层的物相组成和形貌进行表征;CHI660C电化学工作站测试涂层在模拟体液中的耐蚀性能。研究表明,经过热处理后的涂层为表面可形成平均孔径为5μm的多孔HA/Al_2O_3,涂层厚度可达25μm,涂层中的HA颗粒致密粘连,Al在高温条件下反应成Al_2O_3从而使涂层与基体的结合强度最高可达30.5MPa,涂层的涂覆使Ti金属在人体模拟体液中具有良好的耐腐蚀能力。     

以葡萄糖为造孔剂制备多孔羟基磷灰石涂层

采用电泳沉积方法在钛基材表面制得羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/葡萄糖复合涂层,经烧结处理得到多孔HA涂层。采用红外光谱仪、扫描电镜、X射线衍射和热重分析表征了涂层的组成、表面形貌、物相组成及热稳定性,黏结-拉伸实验测定涂层与基体的结合强度,人体模拟体液(simulated body fluid,SBF)浸泡测定涂层的生物亲合性。结果表明:经700℃烧结处理,复合涂层中的葡萄糖微粒热分解得到多孔HA涂层,孔径为2～20μm,涂层与基体的结合强度可达17.6MPa;在1.5倍SBF(各离子浓度为SBF的1.5倍)中浸泡5d后,多孔HA涂层表面碳磷灰石化,呈现良好的生物亲合性。     

镁合金表面MAO/HA/CNTs涂层的电化学腐蚀性能

笔者采用化学沉淀法制备羟基磷灰石/碳纳米管复合粉体(HA/CNTs),并将这种复合粉体作为电解液的添加剂,采用微弧氧化的方法制备镁合金表面羟基磷灰石/碳纳米管(MAO/HA/CNTs)复合涂层。然后对制备的复合粉体分别采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)和电化学工作站研究其表面形貌、物相组成、以及对微弧氧化图层表面形貌和在模拟体液(SBF)中可以承受腐蚀的不同能力。研究结果显示,复合粉体在微弧氧化过程中均匀地沉积在镁合金表面,有很好的保护作用。所制备的羟基磷灰石/碳纳米管(HA/CNTs)复合粉体结晶良好,无任何杂质;电化学工作站中,MAO/HA/CNTs样品的腐蚀电位为-0.2～-2.0 V,通过在模拟体液中浸泡了7 d之后,其表面沉积了大量的亚纳米级的颗粒沉淀物,通过实验对镁基体和MAO样品进行试验,发现镁基体相比于MAO样品,具有的耐腐蚀性比较好,生物活性比较高。     

HA/SiO2/Fe2O3复合涂层的制备及其在 HEPES模拟体液中的生物活性

采用电泳沉积法制备了HA/CS/SiO2/Fe2O3复合涂层,经700℃烧结2 h后得到HA/SiO2/Fe2O3复合涂层,并通过FT-IR、SEM、EDS、XRD、万能材料试验机、电化学工作站进行测试与表征。同时研究了HA/SiO2/Fe2O3复合涂层材料对枯草芽孢杆菌的抑菌性能,采用2-[4-(2-羟乙基)-1-哌嗪基]乙磺酸(HEPES)模拟体液培养,对复合涂层的体外生物活性进行评价。实验结果表明,HA/SiO2/Fe2O3复合涂层与钛基体间的结合强度达31.9 MPa,在HEPES模拟体液中培养14 d后,复合涂层表面碳磷灰石化,同时复合涂层粉体对枯草芽孢杆菌的抑菌率达到81.9%。因此,HA/SiO2/Fe2O3复合涂层具有较强的结合强度和较高的生物活性,并且具有一定的抑菌性,有望开发成为人体骨骼替代植入材料。     

不同电解质制备多孔阳极化Al2O3的形貌与间接诱导形成钙磷涂层能力

利用在Na3PO4液中的直流恒压阳极氧化法和H3PO4液中的恒流阳极氧化法对纯铝片进行阳极化处理。用扫描电子显微镜观察经阳极氧化样品的形貌结构,电子能谱测定诱导生成钙磷涂层的元素构成。结果表明：Na3PO4电解液中阳极化铝片发生过氧化行为形成过氧化膜;以稀H3PO4为电解液制得了孔径可达120～150nm的规整多孔阳极氧化铝(anodic aluminum oxide,AAO)膜。经多步预处理后．再在模拟体液中浸渍2．5d,过氧化AAO膜比规整多孔AAO膜显示出更为优异的诱导生成钙磷陶瓷涂层的能力。     

医用Ti合金表面生物玻璃涂层的制备与研究

在医用Ti合金表面涂覆一层生物玻璃涂层可阻止金属离子的溶出并且提高其生物活性。本文采用溶胶-凝胶法在Ti合金基体上制备了SiO2-CaO-MgO-P2O5系生物玻璃涂层。利用差示量热扫描仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、拉伸试验和模拟体液(SBF)浸泡等手段系统研究了涂层的表面形貌、粘附性能及生物活性。结果表明:热处理温度为800℃时涂层与基体间的粘附强度最大,涂层越薄涂层与基体间的粘附强度越大;在模拟体液中浸泡30天后,材料表面生成了大量磷灰石。用溶胶-凝胶法可在Ti合金基体上制备出SiO2-CaO-MgO-P2O5系生物活性高的生物玻璃涂层。     

稀土对激光熔覆生物陶瓷涂层性能的影响

采用激光熔覆的工艺方法制备出含稀土的硼CaP陶瓷涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和体外模拟体液(SBF)浸泡实验,对涂层物相组成、组织形貌和生物活性进行了研究。结果表明添加稀土氧化物La2O3之后,羟基磷灰石衍射峰明显上升,晶粒明显细化,涂层表面沉积的类骨磷灰石明显增多,生物活性明显改善。     

氧化铝基体上羟基磷灰石/氟羟基磷灰石双层涂层的制备及性能

通过涂覆-烧结法在氧化铝(Al_2O_3)表面制得羟基磷灰石(HA)/氟羟基磷灰石(FHA)双层涂层,HA和FHA重复沉积在氧化铝基体上形成均匀涂层,然后在1300 ℃进行热处理.在此过程中,如果没有FHA中间层,HA会和Al_2O_3发生严重的反应,形成磷酸三钙和钙铝化合物.SEM、XRD及粘接拉伸试验表明:FHA中间层能有效地抑制HA与Al_2O_3的反应,所获得的双层涂层具有多孔粗糙的表面,但与Al_2O_3基体结合紧密.涂层经1300 ℃热处理后,其结合强度约为30 MPa.     

超声波-电沉积Ni-Al_2O_3复合镀层的表面形貌及组织结构

采用超声波-电沉积方法在金属基体上制备纳米Ni-Al2O3复合镀层。研究了超声波频率、功率对制备复合镀层的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对镀层微观组织、表面形貌进行观察和分析。结果表明：超声波的作用可有效解决纳米Al2O3微粒在镀液中的分散问题,使纳米Al2O3微粒均匀分布在复合镀层中,促进纳米Al2O3微粒与镀层基质金属的共沉积,并细化基质金属Ni的晶粒,获得了由镍晶（20~40 nm）和纳米Al2O3微粒构成的纳米复合镀层。     

Influence of a hard transition layer on the microstructure and properties of diamond-like carbon/hydroxyapatite composite coating prepared by magnetron sputtering

The nanostructured diamond-like carbon/hydroxyapatite composite coating (DLC/HA) was deposited using magnetron sputtering technique with a densely packed columnar cross-sectional structure and a uniform granular surface morphology. After heat treatment, the amorphous structure of the coating was transformed into a crystal structure. Nanohardness and scratch tests results demonstrated the DLC transition layer significantly enhanced the nanohardness of Ti6Al4V substrates from 4.8 GPa to 10.4 GPa, and increased critical load from 16.6 N (pure HA layer) to 26.5 N (DLC layer) without obvious brittle fracture, flaking and delamination. Electrochemical and immersion tests results demonstrated that DLC/HA composite coatings with a dense gradient transition interlayer had better corrosion resistance and could prevent harmful metal ions being released into the SBF solution more effectively than single HA coatings. Furthermore, active Ca²⁺ ions can be rapidly released from the coating surface during initial immersion in the SBF solution, and facilitated the formation of bone-like apatite.     

(Ni-P)-Al2O3纳米微粒化学复合镀--表面活性剂对镀层组织的影响

将纳米Al2O3应用于化学复合镀中,研究了表面活性剂对纳米Al2O3粉的分散状态和(Ni-P)-Al2O3纳米微粒复合镀层组织形貌的影响。结果表明,通过选择合适的表面活性剂对纳米Al2O3分散后再加入到镀液中进行施镀,方可得到分散均匀的复合镀层。     

MnO2对自蔓延高温合成陶瓷复合钢管陶瓷层结构和性能的影响

采用MnO2作为添加剂自蔓延高温合成法制备了具有Al2O3和FeAl2O4陶瓷层的复合钢管,研究其对陶瓷层和过渡层的结构和性能的影响.结果表明:添加了MnO2后,陶瓷层表面晶粒排布更加致密,陶瓷层的内表面为层叠状的Al2O3细晶和少量的FeAl2O4;过渡层为Al2O3和混入的FeAl2O4外,还含有SiO2和MnO2,过渡层出现了向钢基体中渗透的网状结构.MnO2的加入并未改变复合钢管Al2O3和FeAl2O4陶瓷层的物相.加入4%(质量分数)MnO2的复合管的抗压度强度和陶瓷层的抗剪强度分别达到416 MPa和19.2 MPa,比未添加MnO2的样品分别提高了18.2%和12.3%     

基于神经网络电沉积Cu-Al2O3纳米复合镀层的研究

在电沉积法制备Cu-Al2O3纳米复合镀层过程中,期望能够得到纳米微粒复合量较高的沉积层,以提高镀层的性能.首先采用正交试验法初选出对影响复合量的工艺参数,如电流密度、添加量、搅拌速度等,然后利用Matlab神经网络工具箱建立BP神经网络模型,对工艺参数进行仿真、预测;优选出最佳参数组合.用扫描电子显微镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)对复合镀层成分以及组织结构分析.结果表明:在该参数组合条件下,沉积层中微粒分散均匀,纳米Al2O3微粒数分数可达14.43%.     

Wear behavior of plasma sprayed hydroxyapatite bioceramic coating in simulated body fluid

To investigate the wear behavior of bioceramic coating, two-body abrasive wear of air-plasma sprayed (APS) hydroxyapatite (HA) coating was studied in different conditions including: i) in simulated body fluid (SBF) and in dry conditions, and ii) sliding on Al₂O₃ abrasive paper, HA, polycarbonate (PC) and polyurethane (PU), as well as iii) on different applied loads. Cross-sectional microstructures and worn surface morphologies of the coating were examined by scanning electron microscopy (SEM). Phase constitutions were analyzed by X-Ray diffraction (XRD). Microhardness, elastic modulus, fracture toughness and bond strength of the coating were investigated. It was revealed that, under the load of 20?N and sling on different counterpart materials, the wear rates of the coating varied from 24.09?×?10^?2to 0.25?×?10^?2 mg/Nm in SBF and varied from 13.54?×?10^?2 to 0.05?×?10^?2 mg/Nm in dry condition, respectively. The accumulated weight loss of the coating sliding on HA in SBF increased from 3.1 to 7.9?mg as the applied load increased from 5?N to 20?N. As sliding on Al₂O₃ in dry condition and/or under high load, the abrasive wear of the coating dominantly occurred in the form of ploughing and peeling off of splats. As sliding on PC, PU and HA in SBF, the adhesive wear of the coating mainly occurred in the form of exfoliation.     

ZrB2-Al2O3复合粉体的自蔓延高温还原合成与表征

用自蔓延高温还原合成制备了ZrB2-Al2O3复合粉体。用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜等分析测试手段,对所制得的复合粉体的相组成、相貌及微观组织进行了表征。结果表明：ZrB2和Al2O3以主晶相的形式存在于复合粉体之中,二者存在良好的界面结合,这主要与ZrB2在Al2O3颗粒表面结晶生长有关。     

Ni-Al2O3复合镀层的腐蚀摩擦学性能研究

用电镀方法制得Ni-Al2O3复合镀层,研究电镀Ni-Al2O3复合镀层的结构以及其硬度、耐磨性、抗腐蚀性与电镀电流密度的关系。结果表明:复合镀层的显微硬度比纯镍镀层硬度成倍提高,复合镀层耐磨性比镍镀层提高20%以上;抗腐蚀性提高70%以上。X射线衍射结果显示,复合镀层由Ni及非晶Al2O3组成,Ni相为面心立方晶体结构,晶格常数为0.353nm,小于纯镍镀层,晶粒尺寸为23.8nm,大于纯镍镀层。