羟基磷灰石复合涂层制备的研究进展

将羟基磷灰石复合涂层按照特征分为三类,即单层复合涂层、双层复合涂层和梯度复合涂层。概述了这三类羟基磷灰石复合涂层的特点,并简要介绍这三类羟基磷灰石复合涂层的制备方法和研究进展,对开发出反应步骤更为简单,反应条件更为湿和,生物相容性更好的硬组织置换材料的研究前景进行了展望。     

两步电化学法制备羟基磷灰石/氧化铝复合生物涂层的研究

研究旨在开发一种可应用于医用金属表面生物学改性的复合生物陶瓷涂层。通过先阳极氧化、再电沉积的两步电化学方法成功制备了羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)／Al2O3复合生物涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)研究了阳极氧化Al2O3(anodic aluminum oxide,AAO)膜的表面形貌与HA／Al2O3复合涂层的表面及截面形貌结构;用X射线衍射仪(XRD)、Fourier变换红外光谱仪(FT-IR)与能谱仪(EDS)表征了复合涂层的物相组成;用等离子原子发射光谱仪(ICP-AES)和粘接拉伸试验分别测定涂层在模拟体液(SBF)中的体外行为和浸渍后涂层间的结合强度,结果表明：所制备的HA含有少量碳酸根,在SBF中呈现优良的稳定性并能诱导新的磷灰石层的形成;HA底部嵌入AAO膜的孔洞中形成互锁界面,经模拟体液处理后两者之间结合强度为3．2MPa。     

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.     

碱处理法制备钛合金表面羟基磷灰石涂层

采用碱处理法制备钛基羟基磷灰石涂层,考察了碱液处理中有关钛合金表面活化参数对其诱导羟基磷灰石沉积速度的影响,采用X射线衍射和扫描电镜对样品的化学组成、结构和性能进行了表征,确定了钛合金表面活化处理的最优参数.结果表明,钛基体经10 mol/L氢氧化钠,饱和硝酸钙预钙化处理,模拟体液中培养后,羟基磷灰石沉积速度快,14 d就可形成致密﹑均匀﹑裂纹少的涂层;碱液处理后饱和硝酸钙溶液预钙化可得到片状的羟基磷灰石生物矿化层;且钛基体在600 ℃的热处理是HAP涂层沉积的重要条件之一.与相关研究相比较,该方法的优点在于可在形状复杂的植入体上形成均匀的涂层,工艺简单,并且涂层与基体结合牢固.     

两种电化学方法对制备羟基磷灰石涂层的差异性研究

通过恒电流和脉冲电流技术在钛基表面制备磷酸钙,然后经热碱处理得到羟基磷灰石(HAP)涂层。利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等手段对涂层的结构及形貌进行了表征,并对涂层的耐腐蚀性进行了研究。结果表明,恒电流与脉冲电流技术均可在钛基表面电沉积羟基磷灰石涂层,所得的2种涂层均具有良好的生物相容性;与恒电流方法制得的涂层相比,脉冲电流技术制得的涂层更均匀、致密,与基体结合强度较高,在模拟体液中表现出较好的耐腐蚀性。     

C/C复合材料表面羟基磷灰石/聚丙烯酰胺梯度复合涂层的制备与表征(英文)

以丙烯酰胺单体和声化学法制备的纳米羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAp)粉为原料、异丙醇为分散介质,采用水热电泳聚合沉积法在C/C复合材料表面制备HAp/聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)梯度复合涂层。用电导率仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、Fourier变换红外分析仪和万能材料试验机等对悬浮液的电导率以及涂层的物相组成、结构、断面微观形貌和结合强度进行了研究,结果表明:异丙醇中碘的浓度为8g/L时,所制备的涂层由HAp和PAM两相组成;HAP被包裹在黏度较大的PAM中,涂层表面均匀,涂层与基体之间结合紧密,未发现明显的裂纹;涂层中元素沿基体–界面方向呈梯度分布;涂层与基体结合强度最大值达到19.10MPa。     

羟基磷灰石梯度涂层的制备及其结构特征

通过改变电结晶电流密度在钛合金表面制得内部致密,外部多孔的ＣａＨＰＯ４·２Ｈ２Ｏ涂层,经碱液处理转变为羟基磷灰石。ＳＥＭ,ＸＲＤ分析及粘接拉伸试验表明：电交小时得到的内部涂层致密,与基体有较高的结合强度;随电流密度增加得到的涂层由内向外孔隙率逐渐增大,晶体变为细针状。这种梯度结构实现了生物涂层结合强度和表面形态的协调兼顾。     

仿生法制备钛合金/羟基磷灰石复合涂层的研究

本研究了仿生溶液中钛合金表面沉积羟基磷灰石的技术路线。钛合金经抛磨、清洗．进行酸碱活化处理后，置于模拟体液(SBF)中，最终在钛合金基体上生成羟基磷灰石涂层。     

电沉积含氟羟基磷灰石/纳米二氧化钛复合涂层的表征与性能研究

根据含氟羟基磷灰石(FHA)陶电沉积瓷技术,将纳米二氧化钛微粒加入电解液中,在钛基体表面进行电化学复合共沉积,获得了含氟羟基磷灰石复合纳米TiO2涂层(FHA/n-TiO2).对FHA/n-TiO2纳米复合涂层进行了真空烧结处理,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS...     

水热法制备纳米HA/二氧化锆复合粉体

羟基磷灰石(HA)单独作为生物陶瓷材料存在着强度和韧性的缺陷,加入二氧化锆就是为了在不影响其生物活性的前提下达到增强增韧的目的.本文首先制备出ZrO2·nH2O沉淀,在控制pH值前提下分步加入Ca2+及PO3-4溶液,从而使新生成的沉淀在胶粒ZrO2·nH2O表面沉积,制备出具有包覆结构的水热前驱物.固定水热条件,对不同包覆量的包覆胶粒进行水热处理,研究包覆量对物相结构、晶化程度、形貌等的影响,并对水热产物进行600℃或1000℃热处理.结果表明,包覆结构的确存在,在设定的水热条件下两物质相互制约无法结晶,最后得到的是无定型粒子.同时在整个过程中,HA与ZrO2之间并没有发生预期的反应.     

多孔双相钙磷钛合金微弧氧化膜层的制备及生物相容性

为克服钛合金生物膜层单一相的缺陷,以Ti6A14V合金为基体,用微弧氧化法制得具有双相钙磷复合陶瓷膜层(BCP)的钛合金器件.通过控制工作液成分制得由不同比例的β-磷酸三钙(β-TCP)和羟基磷灰石(HA)组成的多孔性复合膜层.研究了电源占空比对BCP膜孔隙率和孔径大小的影响.采用能谱仪和X射线衍射仪分析了BCP膜层的...     

钛植入合金表面电化学沉积掺镁羟基磷灰石涂层

以Ca(NO3)2、(NH4)2HPO4和Mg(NO3)2为原料,采用电化学沉积法在医用钛合金表面制备了掺镁羟基磷灰石涂层,研究了电沉积工艺条件对掺镁羟基磷灰石涂层表面形貌的影响。结果表明,当电流密度为1.0mA/cm2,温度为65°C,pH为4.5,n(Mg):n(Ca)=1:3,电沉积时间为1300s时,得到了均匀致密的晶须状涂层。X射线衍射分析表明,烧结后的掺镁羟基磷灰石涂层中Mg2+取代了Ca2+,使HA涂层的晶格发生了变化。     

医用钛合金微弧氧化膜的制备及其生物相容性研究

利用微弧氧化技术在Ti合金表面制备了医用羟基磷灰石(HA)膜,研究了HA膜在模拟体液中的生物相容性,通过SEM观察了HA膜在模拟体液中浸泡不同时间的表面形貌,并利用EDs测试了HA膜浸泡前后的Ca、P原子分数.结果表明,HA膜在模拟体液中浸泡后,体液的pH变化不大,而经过溶解-重结晶,新生成的HA晶粒发育更完整,更利于...     

钛合金基磷酸钙涂层的制备及机理研究

使用电结晶法在钛合金表面沉积磷酸钙薄膜 ,使复合材料具有更好的韧性、强度和生物相容性。涂层沉积的最佳条件为Ca(NO3 ) 2 0 .1 0mol/L ,(NH4) 2 HPO40 .0 6mol/L ,电压 2 .5V ,电极间距离 2 5cm ,pH值 4 .4 ,温度 2 5℃ ,沉积时间 5h。强调了pH值是特别重要的因素 ,并分析了沉积的电化学反应机理     

Electrodeposition of fluorohydroxyapatite gradient coating on titanium alloy

In order to obtain the apatite implants which can meet the requirements for both bonding strength and bioactivity, the FHA(Ca₁₀(PO₄)₆OH_2−xF_x(x = 0 ~ 2)) gradient coating was prepared by electrophoretic deposition on the surface of titanium alloy (Ti–6Al–4V). The effects of fluorine substitution and gradient structure on the morphology, bonding strength, and bioactivity of the coating were investigated. The gradient coating has the dense inner layer and porous outer layer that were deposited by controlling the suspension concentration and the preparation process. Through controlling of the fluorine substitution gradient, the thermal expansion coefficient gradually changed to improve the bonding strength more than 30 Mpa. The inner layer with high fluorine content can improve the thermal stability of the coating and bonding strength between the coating and the substrate, while the proper content of fluorine in the outer layer improves the bioactivity of the gradient coating.     

羟基磷灰石涂层的制备研究

以五氧化二磷、无水乙醇、硝酸钙为原料,通过溶胶-凝胶法制备羟基磷灰石涂层.选用2mm/s的速度浸渍提拉载玻片,在载玻片上进行涂膜,经60℃干燥后在650℃保温3h,可在载玻片上得到羟基磷灰石涂层.研究结果表明:制备溶胶合适的配比为nCa(NO3)2·4H2O:nP2O5=10:3,即Ca/P原子比=5:3(约等于1.67).     

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%。     

水热法合成羟磷灰石及其包覆二氧化锆粉体的制备

羟磷灰石(HA)单独作为生物陶瓷材料存在着强度和韧性的缺陷,加入二氧化锆可以在不影响其生物活性的前提下达到增强增韧的目的.首先研究了pH及水热时间对HA结晶的影响,得出了制备HA的较佳的水热条件.在此基础上,在二氧化锆水合物ZrO2·xH2O微粒上分步加入钙和磷酸根离子,并同时控制pH,使HA在ZrO2·xH2O表面沉积,从而制备出具有包覆结构的胶粒,然后进行水热处理.试验表明,HA与二氧化锆的水热结晶相互影响很大,被HA包覆的二氧化锆很难晶化,证明了包覆结构紧密.     

电沉积HA/Ti复合涂层的研究

采用复合电沉积-水热法在钛基体上形成羟基磷灰石／钛复合涂层。讨论了电沉积工艺条件对涂层中钛微粒含量的影响。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)等手段对处理后的涂层进行了表征。实验结果表明：在[Ca^2 ]0．00525～0．042mol/L、J0.1～0．3mA/cm^2、T313～353K、t60～180min条件下能制备得到羟基磷灰石和钛微粒两相分布均匀的复合涂层，涂层中Ti微粒的含量为64.3％～88．7％(质量分数)。涂层经500℃烧结8h，羟基磷灰石和钛没有发生化学反应。