等离子喷涂羟基磷灰石涂层的结合强度

讨论了影响和制约等离子喷涂羟基磷灰石涂层与钛合金基底之间结合强度的主要因素,总结了提高涂层结合强度的方法及相关研究的进展。     

溶胶凝胶法制备钛基体羟基磷灰石涂层

结合烧结法和溶胶凝胶法成功地在钛基体上制备出含有过渡玻璃层的羟基磷灰石涂层材料.经XRD测定该涂层具有较高的纯度、结晶度、孔径和孔隙率,可以诱导骨生长.通过SEM可以看到过渡层厚度为100～200μm,羟基磷灰石层为100μm左右,过渡层将钛基体和羟基磷灰石层紧密粘结在一起,显著增强了结合力.虽然EDXA分析结果表明,涂层中的Ca/P原子比高于标准比例,但这种方法仍具有极佳的应用前景.     

聚丙烯酸钠对钛表面仿生生长磷灰石涂层的调制作用

将低浓度聚丙烯酸钠引入钛表面仿生生长磷灰石涂层，表面生长晶体尺寸明显减小，得到的涂层更加致密。聚丙烯酸钠模仿了生物矿化中有机基质对无机晶体生长的调制作用。     

高强涂层结合强度的评价--楔形加载法

提出用楔形和载法评价高强度涂层材料与基体的结合强度。该方法利用楔形压头置于有楔形槽的试样中,使楔形压头中心线与涂层基体界面重合,施加静态载荷至试样沿涂层界面开裂,根据试样受力边界条件,给出涂层与基体结合强度的公式。对三种不同涂层的基体材料进行了结合强度试验。结果表明,用楔形加载法可对高强涂层与基体的结合强度进行测试,所得数据分散度与ASTMC633－79标准相同,试验数据不受非随机因素的影响。     

工业纯钛表面高能喷丸对仿生矿化合成羟基磷灰石涂层的影响

将表面抛光和高能喷丸处理的工业纯钛在5mol/L NaOH溶液中处理后,在模拟体液(SBF)中矿化生成羟基磷灰石(HAP)涂层.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)和红外光谱仪(FT-IR)分析了涂层表面形貌和成分,探讨了表面高能喷丸工艺对钛基体及涂层的影响.结果表明,通过仿生矿化法,生成了钙磷比为1.30的碳酸化的HAP涂层;与抛光钛相比,高能喷丸工艺增加了钛基体的表面化学反应活性,从而加快了钛基体上HAP沉积速度;增加了表面粗糙度,提高了涂层与基体的结合力.     

化学处理制备多孔钛表面磷灰石涂层

本文中采用化学方法制备多孔钛表面磷灰石涂层。多孔钛样品经HCl H2SO4混合溶液及NaOH水溶液处理后，表面形成氧化钛及钛酸钠层。在过饱和Ca—P溶液中浸泡一段时间，磷灰石涂层沉积到多孔钛的表面。涂层由片状的垂直于金属表面的磷灰石和OCP结晶组成，不含CO3基团。涂层的Ca／P比约为1．46左右，小于羟基磷灰石的Ca／P化学计量比。涂层厚度约50μm，涂层后多孔钛的最大孔径约为150μm，可以满足临床使用要求。     

用涂层压入仪测定薄膜与基体结合强度的探讨

用新颖的能连续加载、卸载并配有声发射监测的涂层压入仪,对薄膜与基体的结合强度进行了探讨。实验结果表明,膜或膜／基破坏的声发射信号各有特点,可区分压入过程中（含卸载）开裂和剥落及其对应的载荷值。压入法的临界载荷ｐｃ为加载过程中使膜发生初始剥落的外载,用涂层压入仪可精确测量。ｐｃ值对基体硬度和表面粗糙度的变化敏感。故用涂层压入仪可以实现用压入法考察膜／基结合强度。     

用涂层压入仪测定薄膜与基体结合强度的探讨

用新颖的能连续加载、卸载并配有声发射监测的涂层压入仪 ,对薄膜与基体的结合强度进行了探讨。实验结果表明 ,膜或膜 /基破坏的声发射信号各有特点 ,可区分压入过程中 (含卸载 )开裂和剥落及其对应的载荷值。压入法的临界载荷 pc 为加载过程中使膜发生初始剥落的外载 ,用涂层压入仪可精确测定。 pc 值对基体硬度和表面粗糙度的变化敏感。故用涂层压入仪可以实现用压入法考察膜 /基结合强度     

SnO薄膜影响钛瓷结合强度的研究

在钛表面通过Sel—Gel法沉积SnO薄膜,300℃处理后的SnO涂层表面散布着大量的圆形气孔,这些气孔的存在有利于增加钛／烤瓷间的接触面积,从而提高钛瓷之间的机械结合力。通过加入Si02和聚乙二醇初步改善了SnO溶胶的性能,从而改善了涂层性能。此外,薄膜改变了钛瓷的剥脱位置,提高了钛瓷结合强度。     

TiO2纳米管表面蛋白质-羟基磷灰石复合涂层及其结合强度

采用阳极氧化法在钛表面制备不同管径的TiO2纳米管,450℃热处理后经牛血清白蛋白(BSA)与钙磷的共沉积得到载有BSA的羟基磷灰石(HA)涂层.经检测发现,170nm管径的TiO2表面比100和50nm管径的表面具备更好的矿化能力,HA的形成能力随管径的增大而提高.大管径表面得到的涂层结合强度高于小管径的,可达16.95MPa.经过真空预矿化的试样,涂层结合强度明显高于未经过预矿化的试样,且HA涂层生长速率加快.BSA与磷酸钙在真空预矿化后共沉积到氧化钛纳米管表面,短时期内形成BSA-HA涂层,是在钛基生物材料表面制备生物活性涂层的有效方法.     

预钙化处理后的钛表面磷灰石涂层的形成

本研究采用碱液处理钛样品 ,并进行预钙化处理 ,在模拟体液 (SBF)中浸泡 ,能在较短时间内形成表面致密的磷灰石涂层。碱液处理使钛表面生成了钛酸钠及氧化钛等物质 ,在SBF中浸泡时 ,会发生水解而使表面形成带负电的Ti OH基团。预钙化处理使带负电的钛表面由静电引力而聚集了大量的Ca2 + 离子。Ca2 + 能吸引带负电的HPO2 -4到达表面 ,从而使表面附近能在较短时间内达到钙 磷过饱和。Ca2 + 离子又能使表面附近的pH值增大 ,Ca2 + 离子和HPO2 -4离子的活度积就增大 ,从而刺激了磷灰石晶体的成核与长大 ,最终形成表面磷灰石涂层     

Electrostatic Spray Deposition of Biomimetic Nanocrystalline Apatite Coatings onto Titanium

Titanium (Ti) and its alloys are widely used to manufacture orthopedic and dental implants due to their excellent mechanical properties and corrosion resistance. Although these materials are bioinert, improvement of biological properties (e.g., bone implant contact) can be obtained by the application of a coating made of nanostructured apatite. The aim of this study was to investigate the applicability of the electrostatic spray deposition (ESD) technique for the deposition of nanostructured apatite coatings onto commercially pure (cp) Ti substrates at room temperature. To that end, poorly crystalline, nano‐sized, carbonate‐apatite plate‐like particles with dimensions similar to the nanocrystals present in bone were synthesized using wet‐chemical precipitation techniques and their physicochemical properties were subsequently characterized thoroughly. The apatite suspensions were optimized for the ESD process in terms of dispersion, aggregation, and stability. Furthermore, relevant ESD processing parameters, including nozzle‐to‐substrate distance, relative humidity in the deposition chamber and deposition time were varied in order to study their effects on coating morphology. Porous films made of agglomerates of nano‐sized apatite particles of ≈50 nm were generated, demonstrating the feasibility of the ESD technique for the deposition of thin apatite coatings with a nano‐sized surface morphology onto titanium substrates. The ability of these nanocrystals to bind therapeutic agents for bone diseases and the capability of ESD to produce coating at physiological conditions makes this work a first step toward the set‐up of coatings for bone implants based on surface‐activated apatite with improved functionality.     

对LY12铝合金离子镀氮化钛涂层的增强结合力的研究

在LYl2铝合金上,用离子镀设备进行了增强氮化钛涂层结合力的研究。通过镀前表面处理工艺技术及镀膜过程中控制烘烤温度、加镀过渡层、延长沉积时间等主要工艺技术,最终得到了令人满意的、涂层结合力增强的氮化钛涂层。     

Evaluation of Hard TiN Coatings by Depth Sensing Indentation and Scratch Testing Methods

The IAR Nanomechanical Probe (NMP) was used in the depth sensing indentation mode to evaluate the Vickers hardness (HV) and elastic modulus E of five commercial TiN coatings applied to a 17-4 PH stainless steel substrate. The HV values of the TiN layers at depth to thickness (DTT) ratios of less than 0.1 varied between about 28 and 39 GPa, depending on the deposition process. The elastic modulus was within the range of 300 to 400 GPa, corresponding to published values, at DTT ratios of less than or equal to 0.05. At higher DTT values, the elastic modulus decreased with increasing DTT ratio due to larger and larger interference from the less rigid stainless steel substrate. Depth sensing scratch tests were also performed on the samples to determine the critical load _crvalues needed to cause spallation of the coatings. For each coating, the interfacial fracture toughness K_ic was calculated from _crand used to describe the adhesive strength. Distinct differences between the K_ic values of the different samples were observed, reflecting differences in adhesive strength. The significance of these results is discussed in terms of the application of titanium nitride coatings to gas turbine engines.     

陶瓷涂层与金属基体结合质量的超声检测方法研究

陶瓷材料在耐高温、耐腐蚀、耐磨损等方面具有金属不能比拟的优势,通过在金属基体上涂覆或者粘接陶瓷材料可实现优异的综合性能。陶瓷涂层与金属基体的结合质量影响着其使用性能和安全性,检测陶瓷涂层与金属基体的结合质量具有重要意义。利用超声直入射检测方法研究陶瓷涂层与金属基体的粘接质量,并对获得的信号进行分析,定义了评价粘接质量的结合质量系数,利用该系数可对粘接质量作出合理评估。     

钛金属低温生物活化

利用含微量TaCl5的双氧水溶液在低于100℃温度下与钛金属之间的化学反应,在钛金属表面直接生成具有良好生物活性的锐钛矿与金红石混合结构晶态二氧化钛薄膜.研究了双氧水浓度和处理温度的影响.结果表明,80℃下,双氧水浓度大于6wt.%时即可在钛金属表面获得具有良好生物活性的晶态二氧化钛薄膜,进一步增加双氧水浓度直到30wt.%对结果没有明显的影响.处理温度强烈影响钛金属表面的产物及其在模拟体液中诱导沉积羟基磷灰石的能力.     

钛表面阴极微弧电沉积制备氧化铝涂层

采用阴极微弧电沉积在钛表面生成了厚度达100μm的氧化铝涂层,研究了不同电压下涂层的结构和组成,分析了涂层的生长规律和形成过程.结果表明：阴极微弧电沉积过程包括火花前、微弧和局部弧光三个阶段,期间伴随有Al（NO3）3的离解、Al（OH）3的沉积与高温烧结等反应,微弧区产生的高温高压是形成Al2O3涂层的关键.涂层主要由γ-Al2O3和α-Al2O3组成,随电压升高,α-Al2O3的含量逐渐增加,在400V时其含量达76%.     

物理气相沉积黄铜镀层对钛丝绳和橡胶粘合性能的影响研究

利用物理气相沉积（PVD）在钛丝绳表面沉积黄铜镀层,研究了钛基体表面处理、黄铜镀层成分、镀层厚度以及镀层形貌对钛丝绳和橡胶粘合力的影响。结果表明,有效去除钛基体表面钝化层并采用打底过渡层方式,可以提高黄铜镀层和钛基体的结合力;钛丝绳和橡胶粘合力随着黄铜镀层中Zn含量的升高而增加,Zn≥30%时进入增长平台区;镀层厚度增加会降低钛丝绳和橡胶粘合力,而膜层表面粗糙度增大则有利于粘合力的提高。