微束等离子喷涂氧化锆增韧羟基磷灰石复合涂层

采用微束等离子喷涂方法,在Ti-6Al-4V基体上制备了羟基磷灰石 氧化锆(70HA-30ZrO2,质量分数,%)复合涂层.将复合涂层置于模拟体液中分别浸泡了3,7,14,28 d并观察表面磷灰石的生长情况以评价涂层生物活性.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析技术对涂层浸泡前后的表面形貌和相组成进行了研究.结果表明,涂层中ZrO2主要以立方相存在;喷涂过程中羟基磷灰石(HA)出现了一定的分解,产生大量的α-Ca3(PO4)2杂质相.HA涂层熔化效果很好,但涂层中有未熔化的ZrO2颗粒.涂层在模拟体液中浸泡28 d后表面可以形成磷灰石,说明涂层具有很好的生物活性.     

微束等离子喷涂制备羟基磷灰石涂层微观结构的特征研究

目的 通过与大气等离子喷涂和超音速火焰啧涂的对比,研究微束等离子喷涂制备的羟基磷灰石涂层的微观组织特点.方法 以高结晶度的羟基磷灰石粉末为原料,采用三种不同的喷涂方法(微束等离子喷涂、大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂),在Ti-6Al-4V基体上制备羟基磷灰石(HA)涂层.利用冷场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对三种涂层的形貌、相组成和择优取向进行分析.结果 与大气等离子喷涂及超音速火焰喷涂制备的涂层相比,应用该设备制备的羟基磷灰石涂层表面平整致密,无大量的气孔存在;涂层截面呈典型的层状结构,在近三分之一表面处观察到柱状晶;涂层中仅有少量的非晶相及分解相,结晶度高达90％以上.这些特征均有利于羟基磷灰石涂层在体液环境中的稳定性.结论 比较三种喷涂方法,采用微束等离子喷涂制备的羟基磷灰石涂层致密,结晶度高,杂相少,且存在择优取向的柱状晶.     

热处理对微束等离子喷涂羟基磷灰石涂层的影响

羟基磷灰石由于其良好的生物活性,被广泛的用作医用植入体的表面涂层材料.采用微束等离子喷涂(Microplasma Spraying,MPS)I艺在Ti-6Al-4V基体上制备羟基磷灰石涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析了热处理对涂层相组成和表面形貌的影响规律.研究表明:微束等离子喷涂制备的羟基磷灰石涂层在经过热处理后结晶度提高,并且非晶相和杂质相转化成为HA结晶相.同时,羟基和磷酸根的完整性得到了恢复.过高的热处理温度易引起涂层裂纹等缺陷的增加,也容易造成羟基脱离造成HA分解.合理的热处理温度范围为600～700℃,保温时间为3 h.     

微束等离子喷涂制备羟基磷灰石涂层

采用微束等离子喷涂系统制备羟基磷灰石涂层,通过扫描电子显微分析(SEM)和X射线衍射分析(XRD)对涂层形貌、相组成和结晶度进行了研究.结果表明,随着喷涂电流和离子气流量的增加,羟基磷灰石粒子的熔化和撞击后的铺展更充分,在70～130 mm范围内随着喷涂距离的增加粒子熔化程度增加.适当的喷涂工艺条件下微束等离子喷涂制备羟基磷灰石涂层的结晶度可以相当或高于传统大气等离子喷涂制备的涂层,有利于涂层在体液环境中稳定性的提高.     

医用镁合金表面激光重熔羟基磷灰石涂层

为提高医用镁合金的表面耐蚀性和生物相容性,采用等离子喷涂和激光重熔复合技术在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)生物涂层。研究结果表明,所制备的羟基磷灰石涂层为短杆状堆积结构,主要由HA和β-TCP相组成;涂层的弹性模量约为50 GPa,较已临床应用的医用金属材料显著降低,显微硬度约为455 HV,具有较好的耐磨性。涂层在模拟体液中具有很好的耐蚀性,在腐蚀12 d后涂层表面形貌仍然较完整,无腐蚀孔洞出现。钙磷沉积实验结果表明,涂层表面形成一层新的生物磷灰石层,表明涂层具有较好的骨诱导性。     

等离子喷涂制备HA/MO纳米管复合涂层及性能分析

目的提高生物医用钛合金涂层的结合力与生物活性。方法采用阳极氧化法在Ti-10Mo-28Nb-3Zr-6Ta合金表面先制备纳米氧化管,接着通过等离子喷涂法在纳米氧化层表面喷涂HA生物涂层,制备HA/MO纳米管复合涂层,对合金进行表面改性。在等离子喷涂法制备复合涂层时,通过改变喷涂电压和喷涂距离,对涂层的显微结构和物相组成进行探究,获得最佳制备工艺参数,同时对最佳工艺参数制备的复合涂层,通过电化学工作站实验、自动划痕仪测试、仿生矿化法试验和MTT法(四唑盐比色法)试验,分别评价复合涂层的耐腐蚀性能、附着力、生物活性和细胞毒性。结果在钛合金用阳极氧化法预处理的前提下,通过等离子喷涂制备HA/MO纳米管复合涂层,当喷涂电压为40V、喷涂距离为100mm时,制备出的HA/MO纳米管复合涂层涂覆均匀,涂层厚度在50μm左右,耐蚀性得到提高,结合力最佳,为14.8 N。HA/MO纳米管复合涂层具有良好的生物活性,通过培养细胞进行毒性实验,HA/纳米管复合涂层试样的毒性分级为0级,对细胞无影响,且从细胞增殖速率分析,试样表现出优异的细胞活性,对细胞的增长速率促进效果最好。结论 HA/MO纳米管复合涂层可以有效提高耐蚀性和结合强度,同时提高材料的生物活性。     

超音速氧焰喷涂HA/BG涂层的制备及表征

利用超音速氧焰喷涂(HVOF)在Ti6A14V基体上制备了羟基磷灰石(HA)/生物玻璃(BG)涂层,考察了涂层的相组成、表面形貌及生物活性.XRD显示:涂层的结晶相为HA,未检测到HA分解产物,添加生物玻璃不影响涂层的相组成;SEM结果表明:HA颗粒熔化较少,计算熔化比例为13%,BG颗粒以球形方式镶嵌在涂层表面,含量小于粉末中的比例:涂层浸泡在模拟体液中7天后发现:添加20%BG的涂层表面有类骨类磷灰石涂层生成,说明添加BG可以提高涂层的生物活性.     

医用镁合金等离子喷涂羟基磷灰石涂层研究

为了提高医用镁合金的表面耐蚀性和生物相容性,采用等离子喷涂技术在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)涂层.研究结果表明,镁合金表面所制备的HA涂层与基体结合牢固,界面无裂纹、气孔等缺陷.相组成为生物相容性较好的HA和少量的Ca3(PO4)2(TCP),显微组织具有层状特征,涂层表面存在一些有利于骨长人的孔隙.涂层的弹性模量约为19.825 GPa,接近骨的弹性模量,涂层表面硬度为300～350 HV.腐蚀试验和钙磷沉积试验结果表明HA涂层具有较好的耐蚀性和骨诱导性.     

悬浮液等离子喷涂制备氟代羟基磷灰石生物涂层

主要以氟代羟基磷灰石(FHA)悬浮液为原料,采用悬浮液等离子喷涂技术,在钛基体表面制备了FHA涂层。通过XRD,SEM,FT-IR以及XPS等测试手段,对不同喷涂功率制备的FHA涂层进行表征,并测试其性能。结果表明,粉体及制备的涂层主要晶相为HA,但是粉体进入等离子火焰形成涂层的过程中发生分解,生成α-磷酸钙(α-TCP),β-磷酸钙(β-TCP),以及磷酸四钙(TTCP)等分解产物。XPS结果证明F离子成功取代了OH基团进入HA晶格中,导致FHA涂层的抗溶解性明显提高。电化学实验结果表明,随着喷涂功率的增加,涂层的抗腐蚀性能提高。     

微弧氧化改善钛金属表面生物活性研究

为改善钛金属的生物相容性,采用微弧氧化技术在钛表面注入钙、磷等离子进行表面改性,采用XRD检测四种生物涂层的物相组成,用SEM观察涂层表面形貌,然后对其进行模拟体液培养,分析其生物活性。结果表明:二次微弧氧化涂层主要物相为Ti、TiO2、HA,钙磷盐+自然铜电解液微弧氧化制备的涂层主要物相为Ti、TiO2、HA、Fe3O4;经二次微弧氧化制备的生物涂层比其他涂层的表面多孔结构更均匀,且孔隙率较大,生物活性较优异;钙磷盐+自然铜涂层表面也存在多孔结构,由于其存在人体所需的微量元素,因此其生物活性较优异。