Ti6Al4V表面HAF/YSZ梯度复合涂层的制备和性能

采用射频磁控溅射技术在Ti6Al4V基体上制备含氟羟基磷灰石(HAF)梯度复合涂层,对涂层的氟含量、物相组成及形貌进行了表征,并分析了梯度复合涂层在模拟人体条件下的生物活性和稳定性。结果表明:复合涂层中的氟呈梯度分布,n(Ca)/n(P)随着涂层中氟含量的增加逐渐减小。HAF/YSZ(Y_2O_3稳定的ZrO_2,简称YSZ)复合涂层在SBF环境下生成的新物质为碳酸类骨磷灰石,氟促进磷灰石相的发育,氟含量呈梯度分布能有效提高涂层的抗体液溶解能力和与基体间的结合性能;HAF/YSZ梯度复合涂层比无氟羟基磷灰石及氟含量单一的涂层具有更好的生物活性和稳定性。     

钛涂覆多孔羟基磷灰石涂层的制备及其生物活性

在纯钛基体表面通过电泳沉积的方法制得壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)复合涂层, 然后将复合涂层烧结形成多孔HA涂层。采用SEM对多孔HA涂层的形貌进行观察, XRD分析涂层的物相组成, 粘结拉伸实验测定涂层与基体的结合强度, 1.5倍人体模拟体液(1.5SBF)浸泡测定涂层的生物活性。结果表明: 当悬浮液中CS与HA质量比为1∶1时, 制得的CS/HA复合涂层经过700℃烧结处理, 涂层中CS热分解致孔形成多孔HA涂层, 孔径在10~25 μm, 涂层与基体的结合强度可达19.5 MPa; 在1.5SBF中浸泡5天后, 多孔HA涂层表面完全碳磷灰石化, 呈现较好的生物活性。      

微波烧结法制备羟基磷灰石/TiO_2复合涂层

钛合金作为骨植入材料具有耐腐蚀和良好的力学性能,但是没有生物活性。以医用钛合金Ti-6Al-4V为基体,利用微波烧结在钛合金基体表面成功制备出羟基磷灰石/二氧化钛(HA/TiO_2)复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、模拟体液(SBF)对涂层表面形貌、成分、活性进行了分析。结果表明,由HA和TiO_2组成的涂层在基体表面分布均匀,并可以在基体表面观察到针状、片状的HA。SBF实验结果观察到,HA在经过涂层的钛合金基体表层持续沉积,形成了更加均匀的片层、针状表层结构,而相比之下没有涂层的钛合金表面仅仅形成了容易脱落的块状表层结构。实验结果说明,表面复合涂层的存在提高了材料表面的生物活性,为骨细胞的进一步粘附生长提供了较好的生存空间。     

羟基磷灰石涂层材料的制备及其性能表征

设计并采用类似搪瓷涂覆的工艺制备了羟基磷灰石－Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ复合材料．使用ＸＲＤ、ＳＥＭ对复合材料的相组成和显微结构进行分析和表征,在模拟体液中观察了获得材料的生物相容性．结果表明;在涂层中,羟基磷灰石粒子均匀地分散在玻璃基体中,它们保持原有的晶格结构,未发生相分解等现象．烧成温度对中间层玻璃涂层的显微结构有着较为明显的影响．中间层玻璃涂层与钛合金的结合强度或不小于２９．７３ＭＰａ,远高于等离子喷涂,达到使用要求．在模拟体液中浸泡一段时间后,ＸＰＳ分析表明复合材料表面有新生羟基磷灰石粒子析出,表明复合涂层有优良的生物相容性．     

梯度结构羟基磷灰石生物活性涂层的性能

采用等离子喷涂系统在Ti6Al4V钛合金基体表面制备出真有梯度结构的羟基磷灰石生物活性梯度涂层,利用纳米硬度计等手段分析了生物活性涂层的梯度结构．结果表明：金属基体与陶瓷界面区域的弹性模量和硬度呈梯度变化;生物活性功能涂层的表面具有典型的多孔结构特征,整个涂层沿垂直基体方向从底层致密结构向表面层多孔结构过渡;涂层的成分从生物稳定性的底层至生物活性的表面层呈梯度变化,涂层表面成分为具有生物活性的羟基磷灰石．涂层的这种结构特征保持了涂层的生物活性,提高涂层与基体的结合强度（48．6MPa）。     

等离子喷涂制备HA/ZrO2复合涂层

采用等离子喷涂技术,在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ基体上成功地制备了羟基磷灰石／氧化锆（ＨＡ／ＺｒＯ_２）复合涂层,对涂层的微观结构、相组成和结合强度进行了研究,并以模拟体液试验评估涂层的生物活性．结果表明,复合涂层具有较为均匀的微观结构．ＨＡ／ＺｒＯ_２复合涂层的结合强度明显高于 ＨＡ涂层, ＨＡ／６０ ｗｔ％ ＺｒＯ_２涂层的结合强度高达 ２８．５ＭＰａ,为 ＨＡ涂层的 ２．２倍．复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层碳酸磷灰石（ｃａｒｂｏｎａｔｅ－ａｐａｔｉｔｅ）,表明涂层具有良好的生物活性．     

等离子体喷涂氧化钛涂层的生物活性研究

以纳米TiO₂粉末为喷涂原料, 采用大气等离子体喷涂技术在医用钛合金上制备氧化钛涂层. 利用酸和碱溶液对氧化钛涂层表面进行生物活化处理, 体外模拟体液浸泡实验考察涂层的生物活性. 采用XRD、SEM、FTIR、EDS等测试技术对改性前后氧化钛涂层的生物活性进行表征. 结果表明: 氧化钛涂层和钛合金基体的结合强度较高, 其值高达40MPa, 涂层的耐模拟体液腐蚀性优于钛合金. 酸和碱溶液表面改性后的氧化钛涂层经模拟体液浸泡可在其表面生成含有碳酸根的羟基磷灰石(类骨磷灰石), 显示良好的生物活性.     

炭/炭复合材料表面等离子体喷涂羟基磷灰石涂层的生物学性能

采用等离子体喷涂法在炭/炭复合材料基体上制备了羟基磷灰石涂层,并对所制材料开展体外模拟和试验.结果表明:在体外模拟生理环境的Ringer溶液中,涂层组成相随浸泡时间发生变化.涂层表面有新生羟基磷灰石结晶析出并聚集长大.骨内种植试验期间,动物末出现排异和炎症反应,涂层与基体结合良好.组织学观察发现,涂层与骨界面处有明显的组织改建和新骨形成形态.炭/炭复合材料表面等离子体喷涂羟基磷灰石涂层作为一种潜在的骨组织修复材料具有良好的应用前景.     

微波辅助法制备镁合金的植酸镁/羟基磷灰石复合涂层及其耐蚀性能

采用微波辅助法在AZ31镁合金表面制备了植酸镁/羟基磷灰石(PA/HA)复合涂层。利用FESEM、EDS、XRD和电化学性能测试等方法表征涂层的表面形貌、物相组成以及耐蚀性能,探究了植酸溶液的pH值对PA/HA复合涂层形貌及耐蚀性能的影响,并通过浸泡实验研究了镁合金及PA/HA复合涂层在模拟体液(SBF)中的降解矿化行为。结果表明:在植酸预处理中,植酸溶液的pH=5.0时制备得到的PA/HA复合涂层表面均匀、无裂纹,与镁合金基底的界面结合良好;并且在此pH值下PA/HA复合涂层包覆镁合金样品的交流阻抗最大,自腐蚀电流密度最小,说明其耐蚀性最好。在SBF中,PA/HA复合涂层能够快速诱导磷灰石的生成,并显著提高镁合金基底的耐蚀性能。     

三维钛网表面双生物陶瓷涂层的制备及其性能

采用浸渍涂敷-烧结法首次在医用三维钛网表面制备出双生物陶瓷涂层,利用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜对HA-BG/BG/Ti复合材料进行了微观表征,拉伸法测量了Ti基体与BG涂层的结合强度,模拟人体体液(SBF)评价复合材料的生物相容性.研究表明:该双生物陶瓷涂层的内层为生物玻璃(BG)涂层,外层为多孔结构的羟基磷灰石-生物玻璃(HA-BG)复合涂层.Ti基体被致密的BG涂层包覆,由于在BG/Ti界面发生化学反应,界面的结合强度提高,平均结合强度达27 MPa.生物相容性实验表明,HA-BG/BG/Ti复合材料表面会被一层整齐、致密的HA覆盖,具有良好的生物相容性.     

等离子喷涂制备HA/ZrO2复合涂层

采用等离子喷涂技术,在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ基体上成功地制备了羟基磷灰石／氧化锆（ＨＡ／ＺｒＯ２）复合涂层,对涂层的微观结构,相组成和结合强度进行了研究,并以模拟体液试验评估涂层的生物活性,结果表明,复合涂层较有较为微观结构,ＨＡ／ＺｒＯ２复合涂层的结合强度明显高于ＨＡ涂层,ＨＡ／６０ｗｔ％ＺｒＯ２涂层的结合强度高达２８．５ＭＰａ,为ＨＡ涂层的２．２倍,复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层     

Plasma spraying of zirconia-reinforced hydroxyapatite composite coatings on titanium: Part II Dissolution behaviour in simulated body fluid and bonding degradation

The change of phase, morphology and bond strength of plasma sprayed hydroxyapatite (HA) coating and ZrO2/HA composite coatings immersed in simulated body fluid (SBF) for various periods of time was studied. X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to identify the phase and observe the morphology of the coating surface before and after immersion. In addition, inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP) was used to measure the ion release rate of coatings in SBF for various periods of time. Observation of the morphology by SEM shows that the composite coating with the addition of ZrO2 in HA significantly reduced the dissolution rate of impurity phases in simulated body fluid. The argument was supported by measurement of Ca2+ ion concentration in SBF. During plasma spraying, less OH- ions were lost in a ZrO2-containing composite coating. This factor, together with the reduced effective surface of the ZrO2-containing HA coating, were attributed to the reduced dissolution rate of the composite coatings. All the plasma sprayed coatings degraded after immersion in SBF owing to dissolution of constituents in the coating, however, the addition of ZrO2 in HA improved the bonding strength of HA coating after immersion in SBF.     

Tribological characteristics of boronized niobium for biojoint applications

Boride coatings on corrosion-resistant refractory metals are potentially used as implanting materials. In this research, we investigated wear mechanisms of boride coatings on pure niobium using a pin-on-disk tribometer in two different conditions i.e. in dry and using a simulated body fluid (SBF). Surface morphology studied using a scanning electron microscope (SEM) shows the compressed boride layer with indistinguishable regions such as coating intermediate transition layer and the substrate. The surface analysis after wear tests was conducted using an atomic force microscope (AFM). It was found that, in dry condition, the boride coating underwent deformation wear, and debris formed and accumulated at both ends of the track due to adhesion. In presence of SBF, the coating shows different mode of failure. The tribo-chemical wear dominates the wear mode.     

等离子喷涂HA／Ti复合涂层研究

对等离子喷涂HA／Ti复合涂层进行模拟体液和体外细胞试验,以考察涂层的生物学性能．结果指出,涂层经模拟体液浸泡后,表面覆盖一层碳酸磷灰石(carbonate-apatite),这表明涂层具有良好的生物活性．粗糙的涂层表面易于形成碳酸磷灰石．模拟体液的浓度太小或pH值太大,均会导致碳酸磷灰石层不能在涂层表面形成．体外细胞试验显示,成骨细胞能在涂层表面紧密贴壁并正常生长,显示涂层具有优良的生物相容性．     

等离子喷涂HA/Ti复合涂层研究 Ⅱ.生物学性能

对等离子喷涂ＨＡ／Ｔｉ复合涂层进行模拟体液和体外细胞试验,以考察涂层的生物学性能。结果指出,涂层经模拟体液浸泡后,表面覆盖一层碳酸磷灰石（ｃａｒｂｏｎａｔｅ－ａｐａｔｉｔｅ）,这表明涂层具有良好的生物活性,粗糙的涂层表面易于形成碳酸磷灰石,,模拟体液的浓度太小或ｐＨ值太大,均会导致碳酸磷灰石层不能在涂层表面形成,体外细胞试验显示,成骨细胞能在涂层表面紧密贴壁并正常生长,显示涂层具有优良的生物相容性     

C/C复合材料的非晶SiO_2涂层制备及其生物活性

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,N_2为载气,在C/C复合材料表面通过低压化学气相沉积(LPCVD)得到非晶SiO_2涂层。研究了沉积温度对涂层成分、涂层形貌和沉积速率的影响。通过XRD、XPS、FTIR、SEM和EDS等测试手段,对涂层的成分、微观形貌以及模拟体液浸泡后材料的生物活性进行了表征和分析。实验结果表明:涂层的主要物相为非晶SiO_2;模拟体液浸泡至35天,样品表面生成类骨羟基磷灰石,与未涂层的C/C复合材料相比,表明非晶SiO_2涂层具有良好的生物活性。随着沉积温度的增加,沉积速率增大,涂层包覆更加完整;SiO_2颗粒由不规则形状转变为规则的球形,最后转变成多边形。