钛涂覆多孔羟基磷灰石涂层的制备及其生物活性

在纯钛基体表面通过电泳沉积的方法制得壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)复合涂层, 然后将复合涂层烧结形成多孔HA涂层。采用SEM对多孔HA涂层的形貌进行观察, XRD分析涂层的物相组成, 粘结拉伸实验测定涂层与基体的结合强度, 1.5倍人体模拟体液(1.5SBF)浸泡测定涂层的生物活性。结果表明: 当悬浮液中CS与HA质量比为1∶1时, 制得的CS/HA复合涂层经过700℃烧结处理, 涂层中CS热分解致孔形成多孔HA涂层, 孔径在10~25 μm, 涂层与基体的结合强度可达19.5 MPa; 在1.5SBF中浸泡5天后, 多孔HA涂层表面完全碳磷灰石化, 呈现较好的生物活性。      

微波辅助法制备镁合金的植酸镁/羟基磷灰石复合涂层及其耐蚀性能

采用微波辅助法在AZ31镁合金表面制备了植酸镁/羟基磷灰石(PA/HA)复合涂层。利用FESEM、EDS、XRD和电化学性能测试等方法表征涂层的表面形貌、物相组成以及耐蚀性能,探究了植酸溶液的pH值对PA/HA复合涂层形貌及耐蚀性能的影响,并通过浸泡实验研究了镁合金及PA/HA复合涂层在模拟体液(SBF)中的降解矿化行为。结果表明:在植酸预处理中,植酸溶液的pH=5.0时制备得到的PA/HA复合涂层表面均匀、无裂纹,与镁合金基底的界面结合良好;并且在此pH值下PA/HA复合涂层包覆镁合金样品的交流阻抗最大,自腐蚀电流密度最小,说明其耐蚀性最好。在SBF中,PA/HA复合涂层能够快速诱导磷灰石的生成,并显著提高镁合金基底的耐蚀性能。     

Ti40Zr10Cu36Pd14大块金属玻璃表面HA/TiO2涂层的制备

Ti40Zr10Cu36Pd14金属玻璃具有较好的玻璃化形成能力和可靠的生物力学性能,但生物活性较差。采用溶胶凝胶法在Ti40Zr10Cu36Pd14金属玻璃表面构建TiO2涂层,并进行水热处理使其具有锐钛矿结构;随后又在模拟体液(SBF)中进行仿生生长实验。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和激光显微拉曼光谱仪(Raman)等观察和分析涂层表面形貌及物相组成。结果表明,TiO2涂层可改善Ti40Zr10Cu36Pd14金属玻璃试样表面生物活性;在模拟体液中浸泡7天后,覆盖TiO2涂层的金属玻璃可快速诱导磷灰石沉积,在金属玻璃基体表面形成HA/TiO2复合涂层。     

CaB_6对激光熔覆生物陶瓷涂层组织和生物学性能的影响

为了提高医用钛合金表面激光熔覆羟基磷灰石(HA)涂层的植入稳定性和生物活性,将HA与CaB_6粉末充分混合,采用激光熔覆工艺制备了含硼元素的生物陶瓷涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学腐蚀和体外模拟体液(SBF)浸泡实验,对涂层的物相组成、组织形貌、耐腐蚀性和生物活性进行了研究。结果表明,添加CaB_6后熔覆层中产生了物相B_2O_3和CaB_2O_4,同时熔覆层中部组织呈现有序分布的二次枝晶;腐蚀电位下降了294.46 mV,电流密度是未添加CaB_6的4.28倍;在体外SBF浸没实验中,添加CaB_6后,涂层表面沉积的磷灰石均匀分布,浸泡7 d后,形成的矿化磷灰石沉积量最大,涂层表现出较强的矿化作用。CaB_6的添加可以细化晶粒,显著提升生物陶瓷涂层的耐腐蚀性,加强涂层表面的矿化能力。     

磁控溅射HA(+YSZ)/Ti6Al4V复合涂层的微观形貌和生长方式

采用磁控溅射方法在钛合金(Ti6A14V)基体上制备了HA( YSZ)复合涂层.利用X射线衍射仪(XRD)分析涂层的物相组成,扫描电镜(SEM)观察涂层的表面形貌,原子力显微镜(AFM)分析涂层的生长状况,划痕法测定涂层与基体的附着力.结果表明,用磁控溅射法可在Ti6Al4V基体上制备HA( YSZ)复合涂层,涂层组成与靶材基本相似,涂层呈多孔状,划痕法测量涂层的附着力约为80N,涂层的生长模式为层状生长加岛状生长.     

Ti-6Al-4V合金基体等离子喷涂生物活性羟基磷灰涂层的研究进展

系统阐述了在钛合金(Ti-6Al-4V)表面等离子喷涂羟基磷灰石(HA)涂层的研究进展.描述了等离子喷涂制备HA涂层的工艺过程、微观形貌和化学组成.综述几种综合性能较高的复合型涂层:HA/BG(生物活性玻璃)复合涂层,HA/ZrO2复合增强型涂层,HA/Ti涂层,HA/Ti-6Al-4V梯度涂层;并对HA涂层发展趋势进行了展望.     

沉积温度对多孔钛表面仿生制备羟基磷灰石的影响

为研究沉积温度对羟基磷灰石涂层生长的影响,制备了不同温度条件下成分恒定的仿生沉积液,并采用纯钛和不同孔径的多孔钛做基体,在其表面仿生沉积羟基磷灰石涂层,再将得到的涂层试样浸泡在标准模拟体液中检测其生物活性.通过X射线衍射仪(XRD)分析涂层物相结构,用金相显微镜、环境扫描电子显微镜(ESEM)表征涂层形貌,利用能谱分析仪(EDS)计算钙磷比.研究表明:基体孔径增大,有利于沉积液进入到孔隙且表面粗糙度相对增大,从而使得HA涂层变得均匀致密;沉积温度由30℃升高至37℃,会加快HA涂层致密均匀的生长,但温度升高到44℃时,HA晶粒变粗大,涂层变得疏松化;模拟体液浸泡后,Ti/HA涂层试样表面有新的HA生成,且Ca/P比接近标准的1.67,表明该Ti/HA涂层试样具有良好的生物活性.适当增大钛基体孔径,提高沉积液温度,可以得到均匀致密的HA生物活性涂层.     

仿生涂层形貌对MgZnSrCa合金降解速率的影响

镁合金降解速率过快限制了其作为生物医用材料的应用,对镁合金降解速率的控制成为了研究的热点。采用仿生法在MgZnSrCa合金基体表面形成羟基磷灰石涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪对涂层结构、形貌和成分进行分析和观察。通过失重法、析氢法、pH值测定等方法,研究不同涂层形貌的合金试样在人体模拟体液(SBF)中的降解速率。实验结果表明:羟基磷灰石(HA)涂层可以降低合金的降解速率,可以通过控制涂层形貌对合金的降解速率进行控制。     

阳极氧化电解质的组分对钛基体和表面涂层的影响

在浓度为0.15 mol/L的HF电解液中加入浓度为5 g/L的磷酸二氢钙(Ca(H_2PO_4)_2)进行阳极氧化,研究了Ca和P对阳极氧化后钛合金表面的物相组成和形貌的影响;进而用水热电化学方法在Ti6Al4V基体表面进行阴极沉积,研究了Ca、P元素对羟基磷灰石(HA)涂层物相、形貌、涂层结合强度的影响。进行细胞的粘附实验,测试了涂层的生物活性。结果表明:含有磷酸二氢钙的电解液阳极氧化后TiO_2纳米管的管径比未加磷酸二氢钙的管径大,表面的Ca、P含量提高,且Ca的含量明显变化。用水热电化学沉积生成的HA涂层表现为分层生长模式,下层为致密均匀的棒状,上层则为丰富度更大的团絮状。涂层与基体的结合强度由18.93 MPa提高到23.74 MPa。在粘附实验过程中细胞更易于依附团絮状HA涂层生长,加入磷酸二氢钙后团絮状羟基磷灰石增多,增大了细胞的依附生长空间,为细胞提供更大的生长接触面积,有利于植入体与人体结合。     

阳极氧化对钛合金表面HA-TiO2复合涂层的影响

对钛合金表面进行阳极氧化预处理,然后用水热电化学方法在其上沉积羟基磷灰石-二氧化钛(HA-TiO2)复合涂层,研究了阳极电压对基体表面的物相、形貌、润湿性和粗糙度的影响,以及对HA的物相、形貌及生物活性的影响。结果表明:阳极氧化电压高于110 V时在钛基体表面出现金红石型和锐钛矿型TiO2,孔径尺寸随阳极电压的增加而增大。在120 V预处理的钛合金试样表面具有好的润湿性,粗糙度Ra达到0.56μm。HA涂层沿c轴方向择优生长,并呈现分层生长,HA的结晶度随着阳极氧化电压的提高先增大后减小,在120 V取得最大值。在120 V氧化处理的试样具有较好的生物活性。     

两步电沉积法制备HA-Ti/HA复合涂层的研究

为了提高金属基羟基磷灰石（HA）涂层的结合强度,采用复合电沉积一电沉积两步法在含Ti粉的钙磷电解液中制备HA—Ti／HA复合涂层,对涂层的组分结构、表面形貌、热稳定性、结合强度和生物活性进行了研究．实验结果表明：两步法制备的底层为HA—Ti复合涂层,外层为纯HA涂层的HA—Ti／HA复合涂层既提高了涂层的结合强度,又保证了涂层的生物活性．当涂层中Ti粉的质量分数为51．2wt％时,涂层与基体的结合强度达到21．2MPa,约为纯HA涂层的3倍．模拟体液浸泡7天后,涂层表面即被一层球状碳磷灰石覆盖,具有良好的生物活性,与纯HA涂层相比,复合涂层具有更好的耐蚀性能．     

磁控溅射法制备HAF/YSZ梯度复合涂层及生物性能研究

采用射频磁控溅射技术在Ti6Al4V基体上成功制备了含氟羟基磷灰石梯度复合涂层(HAF/YSZ)。利用X射线光电子能谱(XPS)、电子探针(EDX)、扫描电镜(SEM)等对涂层的成分分布、形貌、界面结合进行表征。通过模拟体液(SBF)实验,分析和评价了HAF/YSZ涂层在模拟人体条件下的生物性能。结果表明,所制备涂层表面粗糙,呈多孔岛状结构,有利于新生骨组织的生长;涂层与基体结合紧密,各层间相互扩散,整体一致性较好;经模拟体液浸泡后,涂层表面有新生物质沉积,表现出较好的生物活性及稳定性;梯度复合涂层较氟含量单一的氟羟基磷灰石涂层具有更好的抗体液溶解能力及稳定性。     

TC4钛合金表面激光熔覆NiCrCoAlY-Cr3C2复合涂层的摩擦和高温抗氧化性能

为了提高TC4 钛合金表面摩擦磨损和高温抗氧化性能,以 NiCrCoAlY+20%(质量分数)Cr3 C2 混合粉末作为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在TC4 钛合金表面制备NiCrCoAlY-Cr3 C2 复合涂层,利用OM,SEM,XRD,EDS等分析涂层的显微组织和物相组成;采用 HXD-1 000TB 显微硬度计测量涂层显微硬度;采用 MMG-500 三体磨损试验机与 WS-G1 50 智能马弗炉对涂层和基体进行摩擦磨损及高温抗氧化实验.结果表明:利用激光熔覆技术在 TC4 钛合金表面可以制备形貌良好、无裂纹和气孔等缺陷的复合涂层.熔覆区显微组织结构致密,多为针状晶和树枝晶;结合区的显微组织主要由平面晶、胞状晶和树枝晶组成,生成了多种可提高耐磨性和高温抗氧化性的碳化物、氧化物和金属间化合物.复合涂层的最高显微硬度为 1344HV,约为钛合金基体 350HV的 3.8 倍;复合涂层的摩擦因数为0.2～0.3,较钛合金基体的摩擦因数0.6～0.7 明显下降;相同条件下复合涂层的磨损失重为0.00060 g,是钛合金基体磨损失重 0.06508 g 的0.9%;恒温 850 ℃氧化 100 h后复合涂层氧化增重为 6.01 mg·cm－2 ,约为钛合金基体氧化增重 25.10 mg·cm－2的24%.激光熔覆技术有效改善了TC4 钛合金表面的摩擦磨损和高温抗氧化性能.     

电流密度对水热电化学沉积HA涂层性能的影响

在含0.15mol/L HF,2mol/L H_3PO_4的水溶液中对Ti6Al4V基体进行阳极氧化处理,然后在0.02mol/L CaCl_2,0.012mol/L K_2HPO_4·3H_2O,0.139mol/L NaCl的电解液中采用水热电化学沉积方法在预处理的Ti_6Al_4V基体表面制备羟基磷灰石(HA)涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、台阶仪和万能材料试验机等研究沉积过程中电流密度大小对HA涂层物相、微观形貌、厚度、生物活性及结合强度的影响。结果表明:采用水热电化学沉积方法在不同电流密度下均制备出了HA涂层,涂层表现为分层生长,部分晶体呈花簇状。HA的厚度随电流密度的增加先增大后减小,在1.25mA/cm~2时达到最大为26.4μm,此时涂层最为致密,与基体的结合强度最高,约为20.0MPa。模拟体液(SBF)浸泡实验能较快诱导类骨磷灰石(CHA)的生成,最大直径达到7~8μm,表明涂层具有较好的生物活性。     

FHA涂层的制备及生物活性

采用沉淀法制备了F掺杂HA的FHA(Ca_(10)(PO_4)_6(OH)F)粉末,并通过电泳沉积在钛合金(Ti6Al4V)表面制备了FHA涂层。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)研究了基体预处理方式对涂层形貌和结合力的影响,并且研究了涂层的生物活性。结果表明:酸处理后涂层表面有微裂纹存在,酸处理+碱处理后的涂层表面无裂纹并具有更高的结合强度;FHA涂层浸泡后表面形成缺钙类骨磷灰石,成花瓣状生长,长度为几百纳米,具有优良的生物活性。     

磁控溅射HA（＋YSZ）／Ti6A14V复合涂层的微观形貌和生长方式

采用磁控溅射方法在钛合金（Ti6A14V）基体上制备了HA（4-YSZ）复合涂层。利用X射线衍射仪（XRD）分析涂层的物相组成，扫描电镜（SEM）观察涂层的表面形貌，原子力显微镜（AFM）分析涂层的生长状况，划痕法测定涂层与基体的附着力。结果表明，用磁控溅射法可在Ti6A14V基体上制备HA（＋YSZ）复合涂层，涂层组成与靶材基本相似，涂层呈多孔状，划痕法测量涂层的附着力约为80N，涂层的生长模式为层状生长加岛状生长。     

纳米HA/PA6复合材料的体外生物活性

研究了PA6和纳米HA/PA6复合材料在模拟体液(SBF)中的行为变化,用IR,XRD,SEM和EDS等手段对材料的表面变化进行了分析,讨论了PA6和纳米HA/PA6复合材料的稳定性、亲水性和生物活性。结果表明:在SBF中PA6的吸水率大概在6%左右,纳米HA/PA6复合材料的吸水率有少量下降,PA6和纳米HA/PA6复合材料出现一定的溶解和降解。在SBF中,PA6表面形成Ca,P化合物中的Ca/P比例为1.12,与HA的理论值1.67有一定的差别;HA/PA6复合材料在其表面形成了HA沉积物和碳酸取代的磷灰石沉积物,Ca/P逐步变化为1.67,表现出较好的生物活性。复合材料表面沉积的HA和原来合成的HA具有相近的结晶形貌,该复合材料可作为优良的骨修复填充材料和组织工程支架材料。      

氧化锆增韧HA/ZrO2功能梯度涂层的TEM分析

利用净能量控制的PRAXAIR4500型等离子喷涂系统,在钛合金基体上制备出HA/ZrO2功能梯度涂层,采用HTEM、XRD、SEM等对涂层过渡层ZrO2相的结构特征进行分析.结果表明:(1)富锆的过渡层存在ZrO2 3种晶型,主要以四方氧化锆为主,含有少量的立方氧化锆及微量的单斜氧化锆和CaZrO3,单斜氧化锆的出现说明材料内发生了四方氧化锆向单斜氧化锆马氏体相变,这种马氏体相变有利于提高HA材料的韧性;(2)生物活性功能涂层的富锆过渡层致密,与钛合金基体结合紧密,纯羟基磷灰石的表面层具有典型的多孔结构特征,整个涂层沿垂直基体方向从过渡层致密结构向表面层多孔结构过渡;涂层的这种结构特征有利于改善功能梯度涂层的综合性能,提高涂层与基体的结合强度,其结合强度达到48.6MPa.     

生物活性功能涂层的结构特征与性能

采用净能量控制的等离子喷涂技术,在钛合金基体上制备出HA-ZO2生物活性功能涂层,利用纳米硬度计(nanoindentation)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对生物活性功能涂层的结构特征进行分析.结果表明(1)生物活性功能涂层表面分布着不同尺寸范围的孔洞,具有典型的多孔结构特征,整个涂层沿垂直基体方向从底层致密结构向表面层多孔结构过渡,涂层表面成分为生物活性的羟基磷灰石;(2)金属基体与陶瓷界面区域的弹性模量、硬度呈梯度变化,涂层的这种结构特征有利于改善生物活性涂层的综合性能,提高涂层与基体的结合强度,其结合强度达到48.6MPa.     

三维钛网表面双生物陶瓷涂层的制备及其性能

采用浸渍涂敷-烧结法首次在医用三维钛网表面制备出双生物陶瓷涂层,利用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜对HA-BG/BG/Ti复合材料进行了微观表征,拉伸法测量了Ti基体与BG涂层的结合强度,模拟人体体液(SBF)评价复合材料的生物相容性.研究表明:该双生物陶瓷涂层的内层为生物玻璃(BG)涂层,外层为多孔结构的羟基磷灰石-生物玻璃(HA-BG)复合涂层.Ti基体被致密的BG涂层包覆,由于在BG/Ti界面发生化学反应,界面的结合强度提高,平均结合强度达27 MPa.生物相容性实验表明,HA-BG/BG/Ti复合材料表面会被一层整齐、致密的HA覆盖,具有良好的生物相容性.