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.     

纳米缺钙羟基磷灰石生物陶瓷涂层中相组成和显微结构的控制

研究了低钙磷比溶液电沉积缺钙羟基磷灰石生物陶瓷涂层在水热合成和700℃,800℃,900℃焙烧后的相组成和显微组织结构;用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对涂层进行分析。结果表明:在电沉积液Ca/P比1.30,沉积液温度25℃,电压4V条件下,Ti基体表面沉积了片状和条状HAP和CaHPO4·2H2O混合相涂层;在pH值为12的碱液中,150℃和200℃水热合成4h后涂层由针状纯HAP组成,Ca/P比约为1.61,且随着水热合成温度的升高,晶体结晶度提高,但晶体无明显长大趋势;700℃焙烧后,涂层仍由纯HAP组成,只是晶体因失水而发生团聚;800℃焙烧后,部分HAP发生分解,生成β-Ca3(PO4)2,且HAP与β-Ca3(PO4)2的体积比为90∶10,形貌为块状和板条状,其表面附着许多细小的针状颗粒;900℃焙烧后,β-Ca3(PO4)2的含量增加,HAP与β-Ca3(PO4)2的体积比为74∶26,小颗粒团聚成较大的块状和板条状颗粒。由此制备了对骨组织生长更有利的HAP+β-Ca3(PO4)2双相涂层结构。     

亚音速火焰喷涂HA/BG仿生生物涂层

为提高HA涂层结合强度,避免涂层在使用过程中开裂及溶解脱落等问题,采用亚音速火焰喷涂方法及涂层晶化处理,以Ti6Al4V为基体,引入热膨胀系数与基体相近的Ti/G过渡层缓解应力,工作层以HA为主,辅以生物活性玻璃(BG),喷涂制备HA/BG仿生生物涂层.通过调整BG含量,观测涂层形貌、相组成及结构的变化,进而分析HA/BG仿生生物涂层作为骨组织替代材料的适用性.结果表明:亚音速火焰喷涂HA/BG仿生生物涂层具有典型的热喷涂涂层形貌特征,与基体结合较好,没有明显的开裂脱落现象,涂层经700℃晶化处理后析出纳米和微米级HA,可增加与宿主骨组织接触面积,加快其反应,增加生物活性.添加BG后,涂层中有新相Na2Ca(PO4)F析出;当改变BG含量后,可改变HA、Na2 Ca (PO4)F晶相的含量,进而来调控涂层的溶解性和稳定性.     

水热电化学法制备HA／ZrO2复合涂层

采用水热电化学法成功制备了HA/ZrO2复合涂层,对涂层的组分结构、表面形貌、热稳定性进行了研究,并探讨了ZrO2的复合对涂层结合强度和生物活性的影响.结果表明当温度小于200℃时,得到缺钙磷灰石Ca10-x(HPO4)x(PO4)6-x(OH)2-x(calcium deficient hydroxyapatite,简称CDHA,0≤x≤1)和ZrO2的复合涂层,温度在200℃时,得到HA/ZrO2复合涂层;经焙烧处理后,涂层中四方晶相ZrO2(t-ZrO2)与单斜晶相ZrO2(m-ZrO2)之间发生马氏体相变;800℃焙烧后,HA部分分解为β-Ca3(PO4)2(β-TCP);当涂层中ZrO2小于35.22%(质量分数,下同)时,HA/ZrO2复合涂层的结合强度明显高于纯HA涂层;复合涂层在模拟体液中浸泡7 d后,表面即形成一层碳磷灰石层,ZrO2的复合没有降低涂层的生物活性.     

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.     

阴极沉积法制备Ca-P涂层研究

用阴极沉积法,以模拟体液(R-SBF)与Ca(NO3)2·4H2O-NH4H2PO4盐溶液(CP溶液)作为电解液,在经抛光后的钛片表面沉积生物活性Ca-P涂层.结果表明:在两种电解液中沉积的Ca-P涂层形貌不同;沉积层都是含有CO32-的Ca-P盐;两种Ca-P涂层的晶体结构有一定区别,在RSBF中沉积的涂层由磷酸八钙(OCP)和无定型磷灰石组成,在CP溶液中沉积的涂层除了磷酸八钙和无定型的磷灰石外,还含有少量羟基磷灰石(HA).     

CaCO3和CaHPO4·2H2O粉末配比对激光熔覆原位合成羟基磷灰石涂层的影响

使用碳酸钙(CaCO3)和二水磷酸氢钙(DCPD,CaHPO4·2H2O)混合粉末在纯钛表面利用激光熔覆的法制备羟基磷灰石HA,Ca5(PO4)3(OH)涂层,研究CaCO3和DCPD的质量比对涂层相组成和微观组织的影响。研究发现,CaCO3和DCPD之间的反应不仅在涂层中生成结晶度较高的HA,同时还生成了一定量的磷酸四钙(TTCP,Ca4P2O9),α-磷酸钙(α-TCP,α-Ca3(PO4)2),β-磷酸钙(β-TCP,β-Ca3(PO4)2)和焦磷酸钙(Ca2P2O7),且各相的含量与混合粉末的钙磷原子比有较大关系。HA只有在混合粉末的钙磷原子比大于1.54的情况下才能生成,其含量随钙磷原子比的升高而缓慢增加;当混合粉末的钙磷原子比达到2.0时,涂层中的HA的含量达到25%(质量分数),同时涂层中还存在大量的TTCP,因此制备的涂层需要进行一定的后续热处理以增加其中HA的含量。由于制备过程中粉末之间的反应会生成大量的气体,因此制备的涂层均为多孔结构,其中用钙磷原子比为2.0的混合粉末制备的涂层中,孔隙的尺寸在100~300μm之间。粉末钙磷原子比还能影响涂层的结合强度、孔隙率和裂纹数量。随钙磷原子比的升...     

阳极氧化-电化学沉积-水热合成法制备Ti/TiO2/HA

采用阳极氧化-电化学沉积-水热合成法制备Ti/TiO2/Ca10(PO4)6(OH)2生物陶瓷复合涂层.利用D/Max-rB型X射线衍射仪(XRD)分析涂层的组织结构,用Sirion200型扫描电镜(SEM)观察涂层的表面形貌.结果表明:钛合金(Ti-6Al-4V)板经以10%的硫酸为电解液和电压为120V条件下的阳极氧化,形成孔径大约为100～200nm的多孔氧化膜,再经电化学沉积,得到尺寸大小约200～400nm的针状CaHPO4,最后经盛有浓度为0.1mol/L的NaOH水溶液、温度为200℃的高压釜中水热合成10h,针状的CaHPO4(转变为片状的Ca10(PO4)6(OH)2.     

微米羟基磷灰石/钛复合粒子冷喷沉积行为

在不同加速气体温度和不同硬度基体上冷喷沉积单个微米羟基磷灰石/钛(mHA/Ti)复合粒子,获得加速气体温度与基体硬度对mHA/Ti复合粒子冷喷沉积行为的影响规律;运用冷喷涂技术制备mHA/Ti-Ti复合梯度涂层。采用扫描电子显微镜观察沉积后mHA/Ti复合粒子的表面形貌与结合形态及mHA/Ti-Ti涂层截面形貌,结合能谱分析沉积后mHA/Ti复合粒子和涂层中HA的Ca/P比。通过图像法测量涂层的平均厚度值。研究结果表明,当加速气体温度为300℃时,mHA/Ti复合粒子碰撞Ti6Al4V和316L不锈钢基体后发生了一定的塑性变形呈现中部隆起的扁平状,粒子周边出现了环形薄带。基体为HA/Ti涂层基体时,碰撞后mHA/Ti复合粒子呈现椭球状且部分嵌入至涂层基体中;随着加速气体温度升高至700℃,mHA/Ti复合粒子撞击Ti6Al4V和316L不锈钢基体后变形程度有所增加,且mHA/Ti复合粒子嵌入至HA/Ti涂层基体中深度有所增加,同时复合粒子在基体表面结合率增加。冷喷制备的mHA/Ti-Ti复合梯度涂层界面结合良好。通过对沉积后mHA/Ti复合粒子及涂层中HA的Ca/P比发现,冷喷沉积后mHA/Ti复合粒子及涂层中的Ca/P比与原始粉末中基本相同。     

工艺参数和热处理对纯钛表面激光熔覆原位合成羟基磷灰石涂层中物相组成的影响

使用CaCO3和CaHPO4混合粉末,在纯钛表面通过激光熔覆原位合成的方法制备羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)涂层,研究了激光功率,扫描速度和热处理对涂层物相的影响,以期提高涂层中HA的含量。结果表明,低功率下,涂层的主要组成物相为磷酸四钙(Ca4(PO4)2O,TTCP),同时有少量的HA,α-磷酸钙(α-Ca3(PO4)2,α-TCP),CaO和CaTiO3;随功率的增加,涂层中的TTCP,HA和 CaO逐渐减少,只剩下α-TCP和CaTiO3。与功率相比,扫描速度对涂层物相的影响较小。当激光功率为400 W时,不同扫描速度下涂层的物相没有发生明显的变化,主要物相均为TTCP。将涂层在800 ℃下保温5 h,然后随炉冷却,可以使涂层中的TTCP和α-TCP全部转变为HA,进而得到含HA较多的涂层。     

NH4F浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响

目的 考察乙二醇-氟化铵电解液中氟化铵浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响,提高镁合金氟化物膜层的耐腐蚀性能。方法 在含不同浓度NH4F的EG-NH4F电解液中,采用微弧氧化的方法制备氟化物膜层,NH4F质量浓度分别为40、60、80、100、120 g/L。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),对膜层表面微观形貌和成分组成进行分析,并通过电化学测试表征了膜层的腐蚀防护性能,通过盐雾试验评估了膜层长效防腐蚀行为,通过SEM和EDS表征了腐蚀形貌和腐蚀产物。结果 在EG-NH4F中制备膜层的物相组成主要是MgF2。随着NH4F浓度的提高,微弧氧化的起弧电压与工作电压均逐渐减小,膜层中氟含量逐渐增加,膜层的孔径减小,孔数量分布更加均匀,膜层表面粗糙度降低。质量浓度为100 g/L NH4F的膜层自腐蚀电流密度(Jcorr)为2.226×10^‒7 A/cm²,较镁合金基材降低了1个数量级,极化电阻Rp增大到90.156 kΩ.cm²,其阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.55×10⁵ Ω.cm²,与镁合金基材的阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.86×10² Ω.cm²相比,提高了3个数量级。结论 微弧氧化处理能够显著改善AZ31镁合金的腐蚀防护性能。NH4F浓度的增加有利于提高膜层的耐腐蚀性能,质量浓度为100 g/L NH4F的膜层耐腐蚀性能最优。     

化学镀 Ni-Mo-P 合金镀层的组织结构与防垢性能研究

目的采用材料测试方法和防垢实验,研究不同工艺条件下的化学镀Ni-Mo-P合金镀层的组织结构与防垢性能。方法在化学镀Ni-P镀层基底上,添加含有钼酸根离子杂多酸盐,在不同工艺条件下化学沉积Ni-Mo-P合金镀层,研究化学镀Ni-Mo-P合金镀层的表面形貌和组织结构,分析镀液中硼酸含量和钼酸铵含量对镀层沉积速率的影响,观测镀层在结垢实验后的表面形貌并分析结垢速率。通过SEM,XRD和EDS对化学镀Ni-Mo-P合金镀层的表面形貌和组织结构进行检测,研究在酸性镀液中硼酸含量对化学镀Ni-Mo-P工艺条件的影响。采用防垢实验测试化学镀Ni-Mo-P合金镀层的防垢性能。结果在化学镀Ni-Mo-P过程中,钼酸根离子杂多酸盐具有稳定作用。化学镀Ni-Mo-P合金镀层的化学沉积镀液的最佳工艺条件为:Ni SO4·6H_2O 16.5 g/L,Na H_2PO_2·H_2O 20 g/L,钼酸钠0.5~0.8 g/L,硼酸2 g/L,乙酸钠7.5 g/L。化学镀Ni-Mo-P合金镀层的结垢速率明显低于化学镀Ni-P镀层,具有良好的防垢能力,形成了非晶态的镀层。结论采用化学镀Ni-P镀层基底上沉积得到非晶态的Ni-Mo-P合金镀层,硼酸具有调节镀液p H值和络合作用,非晶态的Ni-Mo-P合金镀层平均结垢速率最小值为0.58μm/h,具有良好的阻垢能力。     

化学镀Ni-W-P薄膜的制备及其耐蚀性能的研究

目的 制备Ni-W-P合金薄膜并研究其耐蚀性.方法 在碱性镀液(pH=11)中,以次亚磷酸钠为还原剂,柠檬酸钠为络合剂,以铜锌合金为基材,采用化学镀制备Ni-W-P薄膜.通过X射线荧光仪、SEM、电化学极化曲线等方法 ,研究还原剂次亚磷酸钠浓度、络合剂柠檬酸钠浓度以及反应时间对薄膜厚度、表面形貌和耐蚀性的影响.结果 固定其他参数不变的条件下,在还原剂浓度为0.2 mol/L及络合剂浓度为0.26 mol/L时薄膜厚度最大,分别为0.2975、0.1978μm.随着次亚磷酸钠浓度的增大,Ni-W-P薄膜表面致密度增加,孔隙率减少.当次亚磷酸钠的浓度为0.1 mol/L时,薄膜表面的颗粒较细小,孔隙较多;当次亚磷酸钠的浓度为0.4 mol/L时,薄膜表面的孔隙明显减少,表面更加均匀且致密度变好;络合剂和还原剂的改变对薄膜腐蚀电位没有明显影响,腐蚀电流密度在还原剂浓度为0.4 mol/L、络合剂浓度为0.28 mol/L时达到最小,分别为2.38×10-6、2.23×10-6 A/cm2;随着络合剂和还原剂浓度的增大,薄膜表面趋于致密;随着反应时间的增加,膜层厚度明显增大,腐蚀电流密度随着时间的增加而减小,化学镀4 h薄膜腐蚀电流密度最小,为1.679×10-6 A/cm2.Ni-W-P薄膜厚度可达到4.14μm.结论 还原剂浓度为0.4 mol/L,络合剂浓度为0.28 mol/L时,薄膜的耐蚀性最好,反应时间的延长有利于薄膜耐蚀性能的优化.     

碱液处理钛合金表面软复合磷酸钙层

钛合金（Ti6Al4V)经过NaOH碱液处理后表面形成了多孔网状、弱结晶的钛酸钠凝胶层；随碱液浓度和处理时间增加，孔的尺寸增加。钛酸钠凝胶层可在快速钙化溶液中诱导沉积出（002）取向的磷酸八钙和／或磷灰石；而在模拟体液中诱导沉积出无取向的骨状磷灰石。碱液处理条件和钙磷溶液的离子种类、浓度和pH值是影响钛合金软复合磷酸钙层成分和沉积速度的两个因素。     

Structural evaluation of brushite/gelatine coatings on graphite substrate

Brushite is one of the most frequently formed products of the electrochemical deposition. It has shown excellent biological behaviour of calcium phosphate coatings on carbon composites. Calcium phosphate coatings were obtained by the electrochemical deposition from the solution of calcium and phosphate ions at pH = 2.4 and with 0.2 or 1 wt.% gelatine addition. Graphite substrate was used as cathode and Pt basket as anode. Electrochemical deposition of brushite/gelatine composite layer was carried out at current densities from 5 to 20 mA/cm². Coatings were examined before and after annealing at 850 °C in Ar. The large channels were observed in coatings at higher concentrations of gelatine and high current densities in microstructure. The adhesive strength of thin brushite/gelatine coating was around 7 MPa. Linear dependence of deposit weight increase with electrolysis time was observed. Similarly, the gelatine content in coating rose linearly with gelatine concentration in electrolyte. After annealing of coatings at 850 °C in argon, the brushite was transformed to hydroxyapatite and CaO, the size of the needle-like brushite particles decreased and small spherical or regular shaped particles of CaO were formed. The weak bonding of thermal treated brushite/gelatine deposits to graphite was found.     

Synthesis of calcium phosphates on titanium

On the basis of studying the phase and elemental composition of calcium phosphate coatings deposited on titanium by anodic spark oxidation from aqueous solutions, a mechanism of formation of bioactive ceramic components is proposed. The effect of the solution composition and the deposition time on the thickness and porosity of the coatings is studied. It is shown that an increase in the coating thickness leads to a decrease in the coating porosity and that the Ca/P ratio in the coatings hardly depends on the concentration of tricalcium phosphate solubilized with sodium complexonate.     

镀液组分对高Sn含量Ni-Sn-P镀层组织和镀速的影响

为获得耐蚀性较好的NiSnP镀层及其最佳镀液配方,利用正交试验方法设计了9种不同的镀液组分,利用化学镀技术在L245低碳钢上镀制了高Sn含量的NiSnP三元镀层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对镀层的成分、结构以及镀速进行分析,并采用盐雾腐蚀实验评价镀层的耐蚀效果。结果表明： 高Sn含量的NiSnP镀层组织以非晶态结构为主,表面形态为典型的胞状结构。当乳酸和硫酸镍为较低浓度,氯化锡和柠檬酸钠为高浓度时,NiSnP镀层的形核率较高,镀层表面形貌较好。镀液中柠檬酸钠和硫酸镍对镀层的沉积过程有利,浓度越大,镀层沉积越快,而乳酸对镀层的沉积不利。35 g/L硫酸镍、35 g/L氯化锡、25 g/L柠檬酸钠和40 mL/L乳酸为最佳镀液组分,在该条件下获得的NiSnP镀层耐蚀效果最好。     

Electrochemical deposition of hydroxyapatite coatings on titanium

1 Introduction Titanium implants have been used widely for various types of bone-anchored reconstructions due to their excellent corrosion resistance and mechanical properties. However, titanium exhibits poor osteoinductive properties, fortunately, which…     

表面活性剂对镀Ti金刚石-Ni复合电沉积行为的影响

研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS,sodium dodecyl sulfate)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB,cetyl trimethyl ammonium bromide)对镀Ti金刚石-Ni复合电沉积的影响,并结合循环伏安、交流阻抗等电化学方法研究了镀Ti金刚石-Ni镀液中Ni电沉积过程。结果表明:与未镀覆金刚石相比,镀Ti金刚石与Ni层浸润性得到提高。浓度为0.05 g/L的SDS对Ni电结晶过程有抑制作用,而浓度为0.05 g/L的CTAB能促进Ni~(2+)离子转移并加快Ni的电沉积过程。SDS和CTAB都能促进电沉积过程中氢气的析出并细化Ni镀层,同时减少镀层针孔和凹痕。     

Preparation of calcium phosphate coatings on Mg-1.0Ca alloy

The calcium phosphate coatings were prepared by virtue of electrochemical deposition in order to improve the corrosion resistance of Mg-1.0Ca alloys in simulated body fluids.The chemical compositions,structures and morphologies of the coatings were investigated by energy dispersive spectroscopy(EDS),X-ray diffractometry(XRD)and scanning electron microscopy(SEM), respectively.The potentiodynamic electrochemical technique was employed to investigate the bio-degradation behavior of Mg-1.0Ca alloys with Ca-P coatings in Hank's solutions.The experimental results show that the deposited coatings predominately consist of flake-shape brushite(DCPD,CaHPO4·2H2O)crystallites.The corrosion resistance of the substrates with coatings is improved in Hank's solutions significantly.