医用纯钛表面载银钙磷涂层的制备研究

在含有Ca、P元素和纳米银的电解液中,通过微弧氧化处理在医用纯钛表面制备出兼具抗菌元素银和生物活性元素Ca、P的载银钙磷复合涂层。通过SEM、XRD和EDS研究了电压对涂层的表面形貌、相组成和元素特征的影响,并利用XPS对涂层元素组成和纵向分布进行了分析。结果表明,涂层表面布满微孔,且含有较大量Ca、P元素和纳米银颗粒,纳米银主要以氧化物形式存在,并可根据改变微弧氧化电压来调整涂层中Ca、P和银元素的含量。     

Mg-1.0Ca合金微弧氧化膜在模拟体液中的腐蚀降解行为

在含植酸钠和碳酸钙的碱性溶液中,采用微弧氧化技术在Mg-1.0Ca合金表面制备钙磷盐涂层。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析氧化膜的表面形貌、成分和相组成;通过析氢试验、表面观察法以及浸泡腐蚀失重法分析比较镁钙合金氧化前后在模拟体液中的腐蚀降解行为。结果表明:微弧氧化能显著降低Mg-1.0Ca合金的腐蚀降解速率;浸泡后氧化试样表面钙含量明显增加,表明氧化膜具有很好的生物活性。     

医用Mg-1.0Ca合金微弧氧化膜生物相容性研究

使用微弧氧化技术对医用Mg-1.0Ca合金进行表面改性,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、析氢实验以及MTT法表征微弧氧化膜的性能。扫描电镜和XRD分析表明,氧化膜是一种典型的多孔结构,含有氧化镁、硅酸镁和硅酸钙等。在模拟体液中浸泡72 h后,氧化膜中钙和磷的含量显著增加,表明氧化膜具有很好的生物活性。析氢实验表明,微弧氧化能大大提高Mg-1.0Ca合金的耐蚀性。Mg-1.0Ca合金氧化前后的细胞毒性均为1级,表明基体以及氧化试样均具有良好的生物相容性。     

医用镁合金微弧氧化涂层制备及降解行为研究进展

近年来，镁合金作为“可降解医用金属材料”越来越受到研究人员的青睐。然而，镁合金的腐蚀降解较快导致的力学衰减显著、材料与骨愈合的适配性减弱是当前限制其临床应用的瓶颈性问题。微弧氧化作为一种有效的减缓镁合金降解速率措施，具有工艺简单、成膜效率高、膜层整体综合性能优异等优点，实现了降解速度可调控与改善生物相容性双重功能。本文主要从微弧氧化（MAO）涂层形成机制及膜层降解机理出发，综述了生物医用镁合金微弧氧化涂层研究进展；详细阐述了微弧氧化涂层镁合金的膜层形成/破裂机制；系统地归纳了微弧氧化工艺参数和涂层降解性能、生物相容性的本质联系；揭示了自封孔型氧化膜的生长机制、封孔物质的沉积过程及其保留在微孔内的原因；概述了复合表面处理技术的膜层物相特征及仿生溶液环境下降解行为规律。最后，展望了医用镁合金微弧氧化涂层的未来发展方向。     

溶液钙浓度和微弧氧化频率对微弧氧化膜层形貌和组成的影响

Ti6A14V合金在不同钙磷浓度的电解液中和不同微弧氧化频率下进行微弧氧化制得氧化膜.采用SEM观察微弧氧化膜微观形貌,使用EDS、XRD分析膜层成分和相组成.结果表明:电解液中钙磷元素浓度直接影响制得氧化膜层中的钙磷元素含量与Ca/P比,且随电解液中Ca元素浓度增加而增加;当频率降低时,氧化膜表面孔洞直径变大且氧化膜中Ca元素含量与Ca/P比都升高;而氧化膜中P元素随频率降低而降低.     

纯钛表面载银活性多孔涂层的制备与性能研究

在电解液中适度添加Ca、P和纳米银,并经微弧氧化处理后在纯钛表面制备出生物活性元素Ca、P的载银多孔活性涂层。通过XRD研究了涂层的相组成,并利用SEM、EDS、XPS对涂层表面形貌、涂层中元素含量及特征进行了表征。结果表明,涂层主要由金红石相和锐钛矿相构成,表面布满微孔,且含有大量纳米银颗粒,纳米银主要以氧化物形式存在,并可根据改变微弧氧化电压来调整涂层中Ca、P和银元素含量。     

钛合金微弧氧化陶瓷层的结构研究

利用微弧氧化技术，采用甘油磷酸钙和乙酸钙混合电解液体系，在Ti6A14V钛合金表面制备了陶瓷涂层，并对涂层的结构特征进行了综合研究。试验结果表明，微弧氧化层为富含Ca、P元素的粗糙多孔结构。陶瓷层可分内外两层，内层薄而致密，存在分布较为均匀的细小孔洞。外层厚而多孔，孔径尺寸和深度随氧化电压的升高而增大。陶瓷层中Ca、P元素分布不均匀，内表面Ca元素含量明显低于外表面，而P元素含量内、外表面相近，在陶瓷层的次表层二者的含量相对最高。微弧氧化后钛合金基体表面变的粗糙不平，并有少量Ca、P元素扩散进入到钛合金基体表层。     

粒子掺入微弧氧化抗菌膜层研究进展

生物医用材料具有优异的力学性能、稳定性及生物相容性等特点,被广泛应用于牙科、骨科、医疗器械等领域。但生物医用材料在使用中易出现各种感染问题,危害人体健康。微弧氧化能够在钛基、镁基等生物医用材料表面构建抗菌膜层,是有效解决感染问题的表面改性技术之一。本文概述了粒子掺入微弧氧化膜层的国内外研究现状及机理,重点综述了近年来Ag、Ag2O、Cu、CuO、ZnO及其它金属氧化物粒子掺入微弧氧化膜层构建抗菌表面的最新研究动态,阐述了粒子掺入对微弧氧化膜层耐蚀性、耐磨性的影响,并对粒子掺入微弧氧化抗菌膜层的应用和发展进行了展望。     

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。     

溶液钙浓度和水热合成条件对微弧氧化TiO2／羟基磷灰石复合膜层形貌和组成的影响

钛在含钙磷的溶液中微弧氧化，表面形成含有钙磷元素的，均匀多孔的氧化膜层，水热合成后转化为含羟基磷灰石晶体的复合氧化膜。研究表明：钙离子浓度未使膜层的形貌和相组成发生明显变化；仅在较低的浓度下增加溶液Ca^2 的浓度，膜层中Ca，P元素的相对含量和Ca／P比都会增加；在不同的水热温度和溶液钙浓度下，得到的羟基磷灰石具有不同的晶体形貌，相对含量和Ca／P比；缩短恒温时间可以使HA晶粒细化。这为优化生物医用钛表面TiO2／羟基磷灰石复合膜层的成分和形貌提供了依据。     

锆微弧氧化表面处理技术研究进展

锆及锆合金是重要的核结构材料和有潜力的生物医用材料,但在实际应用中,腐蚀、磨损易造成其失效,而适当的表面改性是提高它们服役性能的有效手段。重点介绍了锆及锆合金微弧氧化（MAO）表面处理技术的研究现状,讨论微弧氧化过程中电压电流特征及微弧放电机理,总结电解液体系及电参数对锆微弧氧化膜生长及膜层性能的影响规律,最后指出目前存在的问题和后续的研究方向。锆微弧氧化膜硬度高,致密性好,能大幅度提升基材的抗磨损和抗腐蚀性能。因此,锆微弧氧化技术在核电及生物医学领域有着很好的应用前景。此外,电解液中铝、硅元素进入微弧氧化膜后可以稳定膜层中高温氧化锆相（t-ZrO2）,避免膜层中应力集中和微裂纹的产生。用P和Ca元素修饰后的锆微弧氧化膜具有较好的生物活性、抗体液腐蚀和抗菌性能。     

纯镁超声微弧氧化-植酸-镀锌生物膜层的制备与抗菌性

针对医用金属植入材料造成的术后组织感染问题,在纯镁超声微弧氧化-植酸处理工艺基础上,采用化学镀锌法引入具有抗菌性和生物活性的锌元素,探究不同化学镀锌含量对膜层抗菌性能的影响。通过XRD、SEM及能谱检测分析了膜层形貌和组织结构,采用覆膜法检验抗菌性能。结果表明:随着镀锌时间增长,膜层表面孔隙减少、膜层愈加致密,Zn含量(质量分数)增加,耐腐蚀性能提高;镀锌含量对膜层抗菌性能有直接影响,化学镀锌5 min时,Zn含量达1.50%,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率高达99%,明显优于镀锌1 min组和镀锌3 min组。纯镁超声微弧氧化-植酸膜层经化学镀锌处理后其抗菌性能随锌含量的提高而增强,化学镀锌5 min时,膜层具有较强的抗菌功能。     

纯镁超声微弧氧化生物涂层植入体内4周的降解行为

研究纯镁及其超声微弧氧化生物涂层种植体植入动物股骨干内的短期降解过程。利用电化学工作站测定试样在模拟体液中极化曲线。术后4周,取兔股骨干的组织进行扫描电镜观察(SEM)及锥形束检测(CBCT)观察种植体降解状况。结果表明,纯镁与超声微弧氧化生物涂层都发生了降解,在骨组织表面及镁基体的表面几乎同时发生反应,在金属-骨界面形成紧密相邻的降解层、新生骨层,并可见少量的不连续的纤维结缔组织,超声微弧氧化镁生物涂层的腐蚀降解速率及对周围骨组织的刺激明显小于纯镁基体。纯镁基体及超声微弧氧化涂层试样周围的骨组织变化符合正常骨组织的愈合过程,超声微弧氧化生物涂层显示出更好的生物相容性及降解性。     

多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的制备及其成骨性能

为提高多孔医用钛合金的生物活性,以实现快速骨整合,首先利用微弧氧化法在多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并通过水热处理在此涂层表面生成羟基磷灰石.通过XRD、SEM和EDS分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试试验对比研究了TLM合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物试验检测了表面活性次级微孔涂层改性后多孔TLM合金的成骨性能.结果表明,微弧氧化处理可在多孔TLM表面形成规整的含Ca、P相的次级微孔层,水热处理后次级微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能.     

锶含量对Ti-15Mo合金微弧氧化膜层及其磷灰石诱导能力的影响

目的 提高Ti-15Mo合金的生物相容性.方法 通过电解液中Sr元素替代Ca元素,采用微弧氧化(MAO)与水热处理相结合的方法,在Ti-15Mo合金表面制备不同Sr含量的羟基磷灰石(HA)涂层.借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析膜层的微观组织结构、相组成、接触角以及在模拟体液中的磷灰石诱导能力.结...     

新型可降解Mg-1Ca合金微弧氧化工艺初探

采用微弧氧化(Micro-arc oxidation,MAO)在镁合金表面制备一层多孔陶瓷膜可以有效改善基体的耐蚀性和生物相容性。文章以新型Mg-1Ca为基体进行微弧氧化处理,研究了处理时间和电压对MAO膜层结构和成分及耐蚀性的影响,讨论了膜层的生长机理及其在SBF溶液中的腐蚀行为。     

阳极电压对医用锆材微弧氧化膜层的影响

采用恒压模式微弧氧化在纯锆表面制备出含Ca和P的ZrO2复合膜层,研究了当阳极电压为300 V、350 V、400 V时微弧氧化膜层的厚度、表面形貌、相组成、表面Ca和P含量及分布的状况.结果表明,膜层呈多孔状,主要由含Ca和P的四方相氧化锆(t-ZrO2)和少量单斜相氧化锆(m-ZrO2)构成,膜层微孔内的Ca、P含量低于膜层表面基体和微孔边缘的Ca、P含量.随着阳极电压的升高,膜层厚度增加,微孔孔径增大,膜层中的t-ZrO2的含量增多,m-ZrO2的含量稍有减少,膜层表面Ca和P的含量逐渐升高,且Ca含量的增长速度高于P含量的增长速度,Ca和P的质量比增大.     

石墨含量对TC4钛合金微弧氧化膜的影响

在硅酸钠+磷酸钠体系溶液中添加不同含量的石墨粉,以其为氧化液对TC4钛合金进行表面微弧氧化。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机,研究了石墨含量对TC4钛合金微弧氧化膜表面形貌、元素分布、相组成及摩擦系数的影响。结果表明,石墨含量的增加对TC4钛合金表面微弧氧化膜的形貌无太大影响,氧化膜层呈多孔结构,膜层表面有块状石墨颗粒分布;膜层中的Ti、P、O元素含量相对稳定,Si、C元素含量略有波动;膜层主要由TiO2和Ti组成,石墨对膜层中TiO2的形成有一定的阻碍作用;微弧氧化膜中的石墨颗粒能够起到一定的减摩作用,随着石墨含量的增加氧化膜的平均摩擦系数从0.85降至0.54。     

用微弧氧化技术处理医用钛合金表面的研究

采用微弧氧化对钛合金表面改性，讨论在不同条件下微弧氧化膜的形貌、结构和成份。结果表明，在钛合金表面得到一层金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2的多孔氧化膜，且在膜中可以渗入钙，磷离子。膜层中的元素呈阶梯分布，外层的Ca,P含量较大，Ca/P含量随溶液中Ca/P含量近似呈线性增强。在确定的电解液下表面孔隙率基本不变，但孔洞大小随反应电压的增加而增加；膜的生长速率随反应时间的延长呈先快后慢变化。这种含有Ca，P成份的多孔表层结构有利于骨细胞的吸附和结合。     

微弧氧化对常规和超细TiNi合金表面性能的影响

研究微弧氧化-水热处理对常规TiNi合金和超细晶TiNi合金表面形貌、膜-基结合力和抗微动摩擦磨损性能的影响。结果表明:与常规TiNi合金微弧氧化涂层相比,超细晶TiNi合金微弧氧化涂层表面具有较高的n(Ca)/n(P)(0.85)、较低的摩擦因数(0.027)、较高的膜基结合力(10 N)、较高的抗微动摩擦磨损性(磨痕宽度0.27 mm);在经过48 h的水热处理后,超细晶TiNi合金微弧氧化涂层表面具有较高的n(Ca)/n(P)(1.79),接近标准HA的n(Ca)/n(P)(1.67);TiNi合金的组织超细化能大幅度提高TiNi合金微弧氧化-水热处理涂层表面的抗微动摩擦磨损性和表面活性。