纯Ti表面微弧氧化-碱热处理仿生陶瓷膜的制备及耐蚀性

采用微弧氧化-碱热处理在纯Ti表面制备了含有羟基磷灰石(HA)的仿生陶瓷膜。利用SEM,XRD和电化学工作站等手段研究了膜层的形貌、物相及其耐蚀性。结果表明:在乙酸钙-磷酸二氢钙电解液体系中微弧氧化(MAO),纯Ti表面形成一层含Ca和P的TiO2多孔陶瓷膜。经水热处理后,膜层表面的孔洞变小、致密性增加,膜层中还出现了鳞状、层片状以及针棒状的HA。在Hank's模拟体液中,MAO膜和微弧氧化-碱热处理(MAOAH)膜均表现出较好的耐蚀性。MAO膜经模拟体液腐蚀后,形成了缺钙型HA(Ca8.86(PO4)6(H2O2)2)和CaTiO3;而模拟体液中的阴离子与MAOAH膜层的氧化物作用使膜层孔洞直径和深度增加。     

钛合金表面GO/HA/MAO复合膜层的制备及其性能

为了改善钛合金种植体在体液中的腐蚀及摩擦腐蚀行为,延长其在人体环境中的服役时间,在微弧氧化 (MAO)膜层上采用溶胶凝胶(Sol-gel)法于羟基磷灰石(HA)和氧化石墨烯(GO)的混合溶胶中浸渍提拉成膜,从而在 Ti6Al4V 合金表面成功地制备了 GO/ HA/ MAO 复合膜层。 结果表明,MAO 膜层表面的微孔及微球被 GO/ HA 薄膜有效的覆盖且较为致密;膜层的物相组成主要为金红石相及锐钛矿相的 TiO₂、HA、SiO₂ 和GO;根据电化学腐蚀和摩擦腐蚀结果分析知,GO/ HA/ MAO 复合膜层在模拟体液(SBF)中的耐蚀性及耐摩擦腐蚀性相比于 MAO 膜层和 Ti6Al4V 基体均得到了显著提高。     

锐钛矿氧化层的制备及体外生物活性

将纯度为99.99%的高纯钛在20 m L质量分数为30%的H_2O_2和2 m L 1 mol/L HCl的溶液中在60℃下处理24 h,随后放入400℃马弗炉中保温1 h,表面生成0.9μm厚的锐钛矿型二氧化钛层。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对试样的结构形貌和尺寸进行表征,球坑仪用来测二氧化钛氧化层的厚度,IC生物活性P-AES用来检测溶液中Ca离子和P离子浓度的变化。结果表明:在模拟人体液(SBF)中浸泡4 d后,伴随着溶液p H的下降,锐钛矿型二氧化钛表面有磷灰石生成,模拟人体液中阴离子和Ca~(2+)之间的离子交换机理被认为有利于磷灰石的形成。     

OTS修饰活性钛表面及电化学沉积钙磷涂层的研究

通过Piranha溶液(体积比H2SO4:H2O2=7:3)处理在医用钛表面形成纳米网状结构的氧化层。利用自组装技术在材料表面接枝十八烷基三氯硅烷(OTS)膜,对OTS膜层进行紫外光照,探讨材料亲疏水表面对电化学沉积钙磷涂层的影响。通过傅里叶变换红外谱仪(FTIR)、接触角测定仪、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)对OTS膜和钙磷涂层进行了表征和探讨。结果表明活性钛表面OTS的水接触角(109.8±2.1)°经UV辐照后降低到(63.4±1.8)°,其表面能由37.50 m J·m-2增加到45.18 m J·m-2。通过电化学方法使钙磷沉积在活性钛、不同的Ti-OTS亲疏水表面。研究结果表明经UV辐照120 min后的Ti-OTS表面钙磷涂层更均匀有序,有望能提高植入材料的稳定性。     

微弧氧化改性电子束选区熔化Ti6Al4V合金的腐蚀与磨损性能（英文）

为了分析微弧氧化电压对Ti6Al4V(TC4)合金腐蚀和磨损性能的影响,分别在400、420和450 V对电子束选区熔化(SEBM)制备的TC4样品进行微弧氧化表面处理。结果表明,随着氧化时间和温度的增加,亚稳态锐钛矿型TiO_2逐渐转变为金红石型TiO_2。MAO膜表面形貌主要是尺寸分布均匀的大量微孔,仅在450V电压下出现裂纹和10μm的孔隙;MAO膜厚度与施加电压呈正相关。MAO膜的耐腐蚀性能和磨损性能与其相成分、表面微孔尺寸分布及膜厚有关;当MAO电压为420 V时,腐蚀电流密度最小(0.960×10~(-7) A/cm~2),阻抗最大(7.17×10~5Ω·cm~2),耐腐蚀性能最好;相同载荷条件下,涂层的摩擦因数及磨损量均大于基体的;随着MAO施加电压的增加,MAO膜的磨损机制由磨粒磨损转变为粘着磨损,且450V电压时粘着磨损加剧,摩擦因数也最大,为0.821。     

选区激光熔化成形Ti6Al4V合金微弧氧化生物活性膜层的制备、结构及性能

目的提升选区激光熔化成形(SLM)Ti6Al4V合金的生物活性。方法研究了不同电压对微弧氧化技术(MAO)在SLMTi6Al4V表面制备含钙磷生物陶瓷涂层的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析和研究了不同电压下微弧氧化涂层的显微结构、组织和成分等性能,并通过接触角测量和模拟体液浸泡实验及后续的红外光谱分析(FT-IR)等检验涂层的生物活性。结果经过微弧氧化处理,SLM Ti6Al4V表面含一定比例的钙磷且与基体结合良好的涂层,涂层的主要物相为锐钛矿,涂层厚度、钙/磷含量以及锐钛矿组织含量均随电压的升高而增加。300 V电压制备的膜层,表面均匀,钙、磷的原子数分数分别为7.04%、9.65%。涂层截面质量均一,厚度适宜,为3.19μm,且随着涂层增厚,基体元素Ti含量下降,Ca、P和O元素的含量增加。300V电压制备的膜层润湿性相比SLM Ti6Al4V基体的更好,膜层在SBF溶液中浸泡35天后,钙、磷比由0.73增加到1.2,并有羟基磷灰石生成。结论 SLM Ti6Al4V通过微弧氧化技术制备生物活性膜层的最优电压为300 V,经过微弧氧化后的钛合金表面生物活性得到提升。     

微弧氧化法制备氧化钛基多孔复合生物陶瓷涂层

采用新颖的微弧氧化法(Microarc oxidation,MAO)在钛合金表面制备氧化钛基含钙磷的多孔复合生物陶瓷涂层.用扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDAX)和X射线衍射(XRD)表征涂层的微观形貌、元素与相组成.采用纳米压痕仪(Nano Indenter)测试涂层的力学性能,并通过在模拟体液(Simulated body fluid,SBF)中培养对陶瓷涂层的生物活性进行了初步研究.结果表明,微弧氧化时间、电解液配比与电参数是影响涂层结构与Ca/P比值的关键工艺参数.涂层主要由锐钛矿和金红石相TiO2及钙磷化合物组成.涂层内层为致密的氧化钛层,并与钛合金基底成微冶金结合.涂层外层主要为含钙磷的化合物层,且涂层表面呈多微孔结构,有利于骨组织的长入并改善骨与植入体的结合.涂层的硬度为5.9GPa,弹性模量为102.5GPa.优化工艺参数下(氧化时间5min,占空比8%)制备的涂层,在模拟体液中培养8周有明显的羟基磷灰石沉积.羟基磷灰石在微孔内或孔边缘位置首先形核并长大,并逐渐向周边扩展生成羟基磷灰石层,体现了多孔含钙磷生物陶瓷涂层良好的诱骨生长特性.     

等离子喷涂TiO2-CaF2复合涂层的结构及体外生物矿化能力

目的等离子喷涂TiO_2涂层是生物惰性材料,不能与骨组织很好地结合,制备TiO_2-CaF_2复合涂层以提高氧化钛涂层的体外生物矿化能力。方法利用等离子喷涂技术在医用Ti合金表面制备TiO_2-CaF_2复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱仪(Raman)对复合涂层的微观结构进行表征,利用接触角仪、三维轮廓仪和电化学工作站考察复合涂层的接触角、表面粗糙度和耐腐蚀性能。采用模拟体液(SBF)浸泡实验考察复合涂层的体外矿化能力。结果 TiO_2和TiO_2-20%CaF_2涂层主要由金红石型TiO_2构成,其中含有少量的锐钛矿型TiO_2成分。20%CaF_2的掺杂会促进金红石型TiO_2的形成。CaF_2的加入可改变TiO_2涂层的表面形貌,表面粗糙度Ra从4.96μm降低至0.94μm,亲水性也得到增强。TiO_2-CaF_2复合涂层在SBF中的耐腐蚀性能也较TiO_2涂层有所提高。经SBF浸泡28 d后,TiO_2-CaF_2复合涂层表面可沉积类骨磷灰石,显示了较好的体外矿化能力,而TiO_2涂层则无此能力。结论 CaF_2的掺杂可使TiO_2涂层的表面粗糙度下降,亲水性增强,耐腐蚀性增强。体外矿化实验结果表明,TiO_2-CaF_2复合涂层表面可沉积类骨磷灰石,显示了较好的生物活性。     

激光熔覆稀土磷酸钙陶瓷涂层及其在生理盐水中的降解行为

利用激光熔覆技术,在医用钛合金表面制备梯度稀土磷酸钙复合陶瓷涂层。采用OM、XRD、SEM、iCP-MS分别对涂层的界面结合、物相组成、显微形貌、离子溶出进行考察。结果表明:经过激光熔覆后,能够在钛合金表面得到富含HA和β-TCP的梯度磷酸钙陶瓷涂层,且涂层分为基材、合金化层、陶瓷层3个层次,各层间界面结合良好;磷酸钙陶瓷涂层不断被生理盐水降解,质量不断丢失,涂层在生理盐水中能够形成一种类骨磷灰石的新相;伴随着涂层的降解,Ca~(2+)和La~(3+)从涂层中溶出;溶液中Ca~(2+)的溶出浓度在15~40 mg/L的范围内随浸泡时间的延长呈现波动上升的趋势,La~(3+)的析出浓度却在0.15~0.45 mg/L之间随着浸泡时间的延长呈现波动下降的趋势。     

多孔钛表面梯度磷灰石涂层的简单化学法制备

通过碱液处理或碱热处理并在模拟体液(SBF)中浸泡，在多孔钛表面制备了具有梯度结构的类骨磷灰石层。结果表明，碱液处理使多孔钛表面形成了网状多孔结构，组成为钛酸钠、金红石等。热处理后磷灰石在多孔钛表面的初期沉积更均匀。涂层中钙，磷、氧以及钛元素的含量随深度而变化，形成了梯度结构。具有表面梯度磷灰石涂层的多孔钛有望用于临床矫形，以提高种植体的生物活性和骨结合强度。     

Morphology and phase composition of MAO ceramic coating containing Cu on Ti6Al4V alloy

A ceramic coating containing Cu element was prepared on Ti6Al4V alloy using micro-arc oxidation(MAO)technology.After copper ions were added to the electrolyte solution of aluminate salt,the anode voltage in MAO process reduces,and the micropore size on the surface of the ceramic coating is more uniform.The crystalline phases of the ceramic coatings prepared in the electrolyte solutions with and without copper ions are mainly Ti element,rutile TiO_2,and anatase TiO_2.The addition of copper ions to the electrolyte solution makes rutile TiO_2 content decrease but promotes the formation of Al_2TiO_5 phase.Energy spectrum test results confirm that by adding copper ions to the electrolyte solution,the ceramic coating formed in the process of MAO contains copper element.     

甘油磷酸钙浓度对钛合金MAO涂层性能的影响

目的 提高医用钛合金的生物活性。方法 在含葡萄糖酸钙(Ca Glu₂)、葡萄糖酸镁(MgGlu₂)、植酸钠(Na₁₂Phy)和磷酸(H₃PO₄)的基本溶液中,分别添加8、10、12 g/L甘油磷酸钙(Ca-GP),采用MAO方法在Ti-6Al-4V表面制备3种涂层。使用SEM、EDS、XRD、XPS和AFM检测涂层表面形貌、化学成分、物相结构、元素存在状态和表面粗糙度,并测试涂层的接触角、结合强度以及体外生物活性。结果 经过MAO处理后,钛合金表面可成功生长出多孔陶瓷涂层,Ca-GP参与了MAO涂层形成。当Ca-GP的质量浓度为8 g/L时,涂层非常粗糙,Ca和Mg的原子数分数分别为7.56%和1.74%。随着Ca-GP浓度的增加,微孔均匀性变好,表面微裂纹减少,且钙磷原子比(Ca/P)显著提高。在含8、10 g/L的Ca-GP溶液中,制备的涂层以Ti、锐钛矿和金红石型Ti O2组成为主;在12g/L的Ca-GP溶液中生成的涂层,Ca/P原子比可达1.77,含有Ti P     

MOLECULAR DYNAMICS STUDY OF STRUCTURE IN MOLTEN SALT SOLUTION NaF-CaF_2

The NaF-CaF_2 system has been studied by molecular dynamics simulation.The paircorrelation functions between cations and anions and the bond angle distributions ofcation and anion triplets have been obtained.The bridging and complexing in the systemare discussed based on the pair correlation functions and bond angle distributions.Theresults simulated show that the F~- ions around a Ca~(2+)ion do not form tetrahedroncoordination,so some of small complexing clusters such as CaF_4~(2-)are hardly found.Apossible structure of F~- ions around Ca~(2+)ions is that three Ca~(2+)ions constitute anequilateral triangle through three Ca-F-Ca bridges and two F~- ions are located overand under the center of the right triangle,respectively.Meanwhile,on the outside of thetriangle,every Ca~(2+)ion has other two F~- ions as its neighbors.     

NaF—CaF2熔盐溶液结构的分子动力学模拟研究

使用分子动力学方法,研究了NaF—CaF_2熔盐体系给出了体系各离子间的偶对分布函数和各种健角几率分布,并在此基础上讨论了体系中的桥和络合模拟结果表明,Ca~(2+)离子周围的F~(-)离子未形成四面体配位,出现象CaF_4~(2-)这样小的络合原子团的可能性不大Ca~(2+)离子周围F~(-)离子排布的一种可能的结构是3个Ca~(2+)离子通过F~(-)离子桥联成一个正三角形,正三角形中心上下各有一个F~(-)离子,每个Ca~(2+)离子在三角形外侧还各有2个F~(-)离子     

Porous TiO2 film prepared by micro-arc oxidation and its electrochemical behaviors in Hank's solution

Porous titanium oxide film was prepared by micro-arc oxidation (MAO) method on the surface of titanium alloy in electrolyte containing Ca and P. Surface characterizations of the film were carried out using X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS) before and after immersion in Hank's solution. Electrochemical behaviors and corrosion resistance were studied by electrochemical techniques. The film was mainly composed of titania, α-tricalcium phosphate (α-TCP) and amorphous Ca-P compounds. α-TCP and amorphous compounds could transformed into hydroxyapatite (HA) when immersed in Hank's solution. MAO film showed higher corrosion potential and lower corrosion current than the titanium alloy and its chemical stability was slightly changed after formation of HA. Fitted electrochemical impedance spectroscopy (EIS) data indicated that after immersion for 2 weeks the MAO film kept good corrosion resistance. Porous TiO₂ film on titanium alloy by MAO method showed good chemical stability in Hank's solution and the transformation of Ca-P compounds into HA indicated that MAO was an effective method for preparing titanium alloys as bioactive artificial bone substitute even when Ca and P in the tissue environment were not abundant.     

几种离子对硫化亚铁膜离子选择性的影响

使用除氧的FeCl2和Na2S溶液在纤维素膜上制备出了硫化亚铁膜,通过测量膜电位曲线的方法,研究了硫化亚铁膜的离子选择性和几种阴、阳离子以及咪唑啉缓蚀剂对膜的离子选择性的影响.结果表明,硫化亚铁膜是一种双极结构膜,靠近FeCl2溶液一侧为阳离子选择性,与Na2S溶液接触一侧为阴离子选择性.这种双极结构膜能够加速钢铁的阳极溶解进而导致严重的腐蚀.硫化亚铁膜吸附Ca2+、Mg2+、Ba2+等阳离子后,由双极膜变为阴离子选择性膜;而吸附MoO2-4、PO3-4以及咪唑啉缓蚀剂后则变为阳离子选择性膜,这种阳离子选择性膜对膜下金属有一定的保护作用.同时采用动电位扫描法测试了表面形成硫化亚铁膜的A3钢在含有不同离子的3%NaCl溶液中的极化曲线.  TQ0288     

微弧氧化钛合金的电化学腐蚀行为

采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了多孔陶瓷层,研究了其在Hank′s模拟体液中的电化学腐蚀行为,利用SEM和XRD分析了其表面形貌和物相组成。结果表明,微弧氧化合金的自腐蚀电位升高约0.3V,提高了TC4钛合金在生物体液环境下的化学稳定性。在钛合金植入体电位范围内,微弧氧化处理可明显提高极化电阻,减少腐蚀电流1~2个数量级。随腐蚀时间的延长,TC4钛合金表面钝化膜逐渐发生腐蚀,而微弧氧化膜浸泡初期HA的形核及生长是电极反应中最活跃部分,2周后表面形成均匀的HA薄膜,表现出良好的抗电化学腐蚀性能。     

AM60压铸镁合金表面ZrO_2微弧氧化陶瓷层的制备方法研究

为了改善镁合金的微弧氧化膜层的性能,利用两步法在AM60压铸镁合金表面制备了ZrO_2微弧氧化膜层.研究了膜层在恒电压控制方式下的生长规律,测量了膜层在w(NaCl)=3.5%溶液中的极化曲线,分析了膜层的物相组成.结果表明:在400 V恒压微弧氧化处理时,微弧氧化膜层的平均生长速度最高可达3.5 μm/min:试样在w(NaCl)=3.5%溶液中的极化曲线显示,镁合金经过两步法在锆盐溶液中微弧氧化后,其腐蚀电位正移,腐蚀电流降低,腐蚀速度大幅降低,其耐蚀性得到了大幅度提高.两步法制备微弧氧化膜层主要由ZrO_2、ZrP_2、Mg_3(PO_4)_2、MgF_2相组成,在溶液中添加的Zr元素可以通过微弧氧化处理时的复杂反应进入膜层中,膜层表现出的优异耐蚀性主要源于膜层中存在ZrO_2陶瓷.     

不同镁合金支架材料MAO/PLLA复合膜研究

两种系列的镁合金WE42与AM20微弧氧化(MAO)后用浸渍法对微弧氧化膜进行聚乳酸(PLLA)封孔处理制备复合涂层,通过扫描电镜(SEM)分析微弧氧化膜及聚乳酸封孔膜的表面形貌及结构,X射线衍射(XRD)分析微弧氧化膜的主要成分为MgSiO3和SiO2,通过腐蚀失重测定试样的失重率.在37℃的hank's模拟体液中测...