声电沉积钙磷生物涂层工艺中超声波的作用机理研究

采用声电沉积工艺,在碳/碳复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层工艺,借助SEM,EDAX,精密天平等分析手段,根据该涂层的沉积动力学规律,探讨了声电沉积工艺中,超声波在钙磷涂层形成中的作用机理.结果表明,在10～18 mA/cm2的范围内,随电流密度增加,透钙磷石涂层内晶粒仍呈片状,但尺寸逐渐减小,沉积速率依次增加;在沉积初期内,透钙磷石涂层沉积过程受扩散过程控制;声电沉积工艺中,超声波引入可导致界面附近扩散层内pH降低以及磷酸钙涂层沉积所需临界电荷密度降低,电流密度与诱导期之间符合Sand关系式.     

炭/炭复合材料声电沉积钙磷生物活性涂层的生长机理

通过声电沉积在炭/炭复合材料表面制备钙磷生物活性涂层,采用SEM（带EDAX）,XDR,FTIR研究电沉积时间对钙磷生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响.实验结果表明：沉积初始先在炭/炭表面形成无定形层,片状磷酸氢钙（DCPD）在其表面生长,随着电沉积时间的延长,逐渐向针状的羟基磷灰石Ca10（PO4）6（OH）2（HA）转变,涂层厚度和n（Ca）/n（P）不断增加,涂层的结晶度和电解液的pH值下降.涂层为缺钙磷灰石.同时探讨了在炭/炭复合材料表面钙磷生物活性涂层的生长机理.     

一种制备仿生生物活性钙磷涂层的新方法

提出了一种在导电材料表面制备仿生生物活性钙磷涂层的新方法，即首先经阴极声电化学处理材料使表面带上含钙离子的功能化基团，然后浸入过饱和溶液，钙磷晶体在功能化表面上发生异相成核生长，从而形成薄膜或涂层。根据该方法，成功地在碳／碳复合材料表面制备了仿生五水磷酸八钙涂层，实现了生物惰性碳／碳复合材料表面生物活化改性。     

碳/碳复合材料表面声电沉积/碱热处理复合工艺制备羟基磷灰石生物活性涂层研究

通过碱热处理工艺对碳/碳复合材料表面阴极声电沉积的磷酸钙生物陶瓷涂层进行处理,使其转变为磷灰石涂层,采用SEM,EDAX,FTIR,XRD等研究了涂层组成、结构和形貌的变化,并采用拉伸测试评价了涂层与基体的结合力,用SEM观察了涂层的断口形貌.结果表明：用声电沉积技术获得的片状透钙磷石涂层经碱热处理后而得到磷灰石涂层,涂层与基体形成了化学键合,且结合紧密,涂层的形貌没有显著变化,但涂层的致密度有所增加;拉伸测试表明涂层与基体的结合强度最大可达4.2 MPa 以上,涂层的失效部位主要在涂层内部,其失效方式为涂层的内聚破坏和界面脱粘.     

碳/碳表面改性电沉积工艺制备磷酸钙涂层

碳/碳复合材料具有优良的机械性能,是矫形外科和齿科领域一种很有潜力的医用生物材料.为了使它具有生物活性,本文通过一种施加超声波的新电沉积方法,声电沉积法,在其表面制备了磷酸钙生物活性陶瓷涂层.我们的实验结果表明,通过该工艺可获得致密、结合力改善的磷酸钙生物活性涂层,而且该工艺无需精确控制阴极表面产生的氢气.此外,本工艺还为具有优越力学性质的生物相容性导电材料表面制备生物活性磷酸钙涂层提供了一种新的选择.     

碳/碳表面改性电沉积工艺制备磷酸钙涂层

碳/碳复合材料具有优良的机械性能,是矫形外科和齿科领域一种很有潜力的医用生物材料.为了使它具有生物活性,本文通过一种施加超声波的新电沉积方法,声电沉积法,在其表面制备了磷酸钙生物活性陶瓷涂层.我们的实验结果表明,通过该工艺可获得致密、结合力改善的磷酸钙生物活性涂层,而且该工艺无需精确控制阴极表面产生的氢气.此外,本工艺还为具有优越力学性质的生物相容性导电材料表面制备生物活性磷酸钙涂层提供了一种新的选择.     

声电沉积C/C磷灰石生物活性涂层的超声作用机制

采用声电沉积工艺在炭/炭复合材料表面制备了磷灰石生物活性涂层,借助SEM,EDAX,XRD,FTIR等分析测试手段,考察了超声频率对涂层组成、结构和形貌的影响.结果表明低超声频率时(25 kHz)形成片状羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2(HA));当超声频率升高时(45 kHz或60 kHz)形成棒状磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O(DCPD)).随着超声频率的升高,涂层呈紧密堆积并沿(021)、(041)晶面择优生长,涂层厚度和n(Ca)/n(P)逐渐减小,电解液的pH值逐渐升高.超声波对电沉积的作用主要是降低了钙磷相反应能垒和增强了类旋转效应.     

碳／碳复合材料表面声电沉积磷灰石动力学研究

采用声电沉积技术，在碳／碳复合材料表面制备了生物活性磷酸钙涂层。扫描电镜、X射线衍射、红外反射以及X射线能谱分析表明所制涂层呈现网状结构，其由钙磷比为1．64、含碳酸根的羟基磷灰石组成。根据扫描电镜观察，描述了磷灰石的形成过程。羟基磷灰石的沉积过程可简化为两步——钙磷离子向碳／碳阴极表面运动和羟基磷灰石在碳／碳表面生长。基于此描述，导出了羟基磷灰石沉积动力学公式，并且发现，沉积过程受扩散控制，扩散活化能是30．3kJ／mol．     

微弧氧化镁表面钙磷生物涂层的制备及性能

为改善镁合金的骨植性能,采用微弧氧化处理和电沉积钙磷涂层相结合的方法在纯镁表面制备具有生物活性的复合涂层,研究了复合涂层在模拟体液和细胞培养液中的组织结构演化、腐蚀行为、骨形成能力和细胞粘附行为。 微弧氧化镁表面沉积的钙磷相为二水合磷酸氢钙(DCPD)。 电沉积过程中 DCPD 优先在微弧氧化层的通孔和放电通道处形核、随后长大并覆盖微弧氧化层而起到封孔作用。 涂覆后镁的低频阻抗模值在浸泡初期超过了 10⁵ Ω·cm² ,且在 120 h 内基本保持稳定;腐蚀电流密度与纯镁相比下降了约 3 个数量级,复合涂层显著地提高了镁的耐蚀性。 复合涂层在模拟体液和细胞培养液中均表现出了诱导羟基磷灰石(HA)沉积的能力,在细胞培养液中浸泡 14 d 后涂层表面出现球状类骨 HA 组织;细胞黏附试验中,活细胞几乎黏附在整个涂层表面,表现出良好的骨形成能力和细胞活性。     

钛合金表面声电沉积/碱热处理法制备HA涂层研究

为了使钛合金(Ti-6Al-4V)具有生物活性,可在其表面施加生物活性羟基磷灰石(HA)涂层.对比了声电沉积法和碱热处理法实验结果,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子能谱(EDS)、傅立叶红外透射光谱(FTIR)以及划痕测试等进行了分析.结果表明,直接采用声电沉积法在钛合金表面制备的羟基磷灰石涂层,经热处理后存在龟裂剥落现象;通过碱热处理法,对钛合金基体表面进行预处理,然后,借助声电沉积法,在钛金属表面沉积了透钙磷石涂层,经热碱液处理转变成的羟基磷灰石涂层,涂层完整,未出现剥落.经进一步高温烧结处理,所制涂层仍呈片状形貌,其由部分含钠的羟基磷灰石组成,而且HA涂层破坏的临界载荷未烧结前的4.365 N提高至烧结后的8.175N.     

钛合金表面声电沉积／碱热处理法制备HA涂层研究

为了使钛合金（Ti-6Al-4V）具有生物活性，可在其表面施加生物活性羟基磷灰石（HA）涂层。对比了声电沉积法和碱热处理法实验结果，采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电子能谱（EDS）、傅立叶红外透射光谱（FTIR）以及划痕测试等进行了分析。结果表明，直接采用声电沉积法在钛合金表面制备的羟基磷灰石涂层，经热处理后存在龟裂剥落现象；通过碱热处理法，对钛合金基体表面进行预处理，然后，借助声电沉积法，在钛金属表面沉积了透钙磷石涂层，经热碱液处理转变成的羟基磷灰石涂层，涂层完整，未出现剥落。经进一步高温烧结处理，所制涂层仍呈片状形貌，其由部分含钠的羟基磷灰石组成，而且HA涂层破坏的临界载荷未烧结前的4．365N提高至烧结后的8．175N。     

工艺因素对水热改性C/C复合材料抗氧化性能的影响

以一定配比的Al_2O_3粉和磷酸溶液组成的悬浮液作为水热处理前驱体,采用水热法对C/C复合材料基体进行了防氧化改性.采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱(EDS)仪分别对改性试样的物相组成、显微结构及化学元素组成进行表征.重点研究了水热反应时间、水热反应釜填充比等工艺因素对改性C/C复合材料的物相组成、微观形貌及抗氧化性能的影响.结果表明:水热改性方法是一种行之有效的提高C/C复合材料基体抗氧化性能的手段.经过水热改性处理,试样的抗氧化性能明显提高;延长水热反应时间和增大水热釜填充比都有利于基体抗氧化性能的提高;在水热釜填充比为70%、水热温度为200 ℃的条件下,改性处理72 h的C/C复合材料在700 ℃的静态空气中恒温氧化10 h后氧化失重仅为2.31%.     

炭/炭复合材料表面等离子喷涂钨涂层结构与性能研究

采用等离子喷涂工艺在炭／炭复合材料表面喷涂成型了0.8—1mm厚的钨涂层和含有0．03—0．08mm担中间涂层的钨涂层。SEM和金相显微镜分析表明：涂层与基体之间结合良好，涂层组织致密，孔隙较小。涂层剪切强度5～MPa，压缩强度大于100MPa，相关分析表明试样破坏首先发生在基体材料内部。     

包埋添加剂对 SiC-ZrC 涂层 C / C 复合材料结构和性能的影响

目的研究不同氧化物添加剂对Si C-Zr C涂层C/C复合材料相组成、微观结构和抗氧化性能的影响。方法采用包埋法,分别以Al2O3,B2O3和Mg O作为添加剂,制备Si C-Zr C涂层C/C复合材料,分析相组成及微观结构,考察复合材料在1000~1550℃静态空气气氛中的抗氧化性能。结果以Al2O3作为包埋添加剂制得的涂层致密,而以Mg O为添加剂制得的涂层较疏松。在1000~1550℃的静态空气气氛中,随着氧化温度的升高,以Al2O3为添加剂制得的复合材料失重率逐渐减小,在1550℃氧化1 h后仅为1%;以B2O3和Mg O为添加剂制得的复合材料失重率逐渐增加,在1550℃氧化1 h后分别达到15%和36%。结论与B2O3添加剂相比,Al2O3和Mg O添加剂更能促进包埋粉料的扩散。以Al2O3作为包埋添加剂制得的Si C-Zr C涂层C/C复合材料具有较好的高温抗氧化性能。     

电流密度对7075铝合金微等离子体氧化陶瓷层特性的影响

采用微等离子体氧化法在NaAlO2溶液中对7075铝合金进行表面处理,研究了阳极电流密度及阴/阳极电流密度比对陶瓷层的厚度、硬度、表面及截面形貌、相组成等的影响。结果表明:陶瓷层的厚度、显微硬度及微观形貌与阳极电流密度及阴/阳极电流密度比密切相关,在阳极电流密度为10A/dm2及阴/阳极电流密度比为0.7时,陶瓷层显示出较好的表面及截面形貌。