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选区激光熔化成形Ti6Al4V合金微弧氧化生物活性膜层的制备、结构及性能
引用本文:常煜,赵国瑞,闫星辰,马文有,刘敏. 选区激光熔化成形Ti6Al4V合金微弧氧化生物活性膜层的制备、结构及性能[J]. 表面技术, 2019, 48(2): 100-108
作者姓名:常煜  赵国瑞  闫星辰  马文有  刘敏
作者单位:广东工业大学 材料与能源学院,广州 510006;广东省新材料研究所 广东省现代表面工程技术重点实验室 现代材料表面工程技术国家工程实验室,广州 510651;广东省新材料研究所 广东省现代表面工程技术重点实验室 现代材料表面工程技术国家工程实验室,广州,510651
基金项目:广东省科学院实施创新驱动发展能力建设专项资金项目(2017GDASCX-0202,2017GDASCX-0111,2018GDASCX-0402,2018GDASCX-0946);广州市科技计划项目(201604016109,201704030111,201510010095,201807010030);广东省省级科技计划项目(2015B090920003,2016B090916003,2017A070702016,2017B030314122,2016A030312015,2017A070701027)
摘    要:目的提升选区激光熔化成形(SLM)Ti6Al4V合金的生物活性。方法研究了不同电压对微弧氧化技术(MAO)在SLMTi6Al4V表面制备含钙磷生物陶瓷涂层的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析和研究了不同电压下微弧氧化涂层的显微结构、组织和成分等性能,并通过接触角测量和模拟体液浸泡实验及后续的红外光谱分析(FT-IR)等检验涂层的生物活性。结果经过微弧氧化处理,SLM Ti6Al4V表面含一定比例的钙磷且与基体结合良好的涂层,涂层的主要物相为锐钛矿,涂层厚度、钙/磷含量以及锐钛矿组织含量均随电压的升高而增加。300 V电压制备的膜层,表面均匀,钙、磷的原子数分数分别为7.04%、9.65%。涂层截面质量均一,厚度适宜,为3.19μm,且随着涂层增厚,基体元素Ti含量下降,Ca、P和O元素的含量增加。300V电压制备的膜层润湿性相比SLM Ti6Al4V基体的更好,膜层在SBF溶液中浸泡35天后,钙、磷比由0.73增加到1.2,并有羟基磷灰石生成。结论 SLM Ti6Al4V通过微弧氧化技术制备生物活性膜层的最优电压为300 V,经过微弧氧化后的钛合金表面生物活性得到提升。

关 键 词:微弧氧化  选区激光熔化成形  Ti6Al4V  生物涂层  显微结构  羟基磷灰石
收稿时间:2018-09-07
修稿时间:2019-02-20

Preparation, Structure and Properties of Micro-arc Oxidation Bio-coatings on Selective Laser Melting Fabricated Ti6Al4V Alloy
CHANG Yu,ZHAO Guo-rui,YAN Xing-chen,MA Wen-you and LIU Min. Preparation, Structure and Properties of Micro-arc Oxidation Bio-coatings on Selective Laser Melting Fabricated Ti6Al4V Alloy[J]. Surface Technology, 2019, 48(2): 100-108
Authors:CHANG Yu  ZHAO Guo-rui  YAN Xing-chen  MA Wen-you  LIU Min
Affiliation:1.School of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China; 2.National Engineering Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Institute of New Materials, Guangzhou 510651, China,2.National Engineering Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Institute of New Materials, Guangzhou 510651, China,2.National Engineering Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Institute of New Materials, Guangzhou 510651, China,2.National Engineering Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Institute of New Materials, Guangzhou 510651, China and 2.National Engineering Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangdong Institute of New Materials, Guangzhou 510651, China
Abstract:
Keywords:micro-arc oxidation (MAO)   selective laser melting (SLM)   Ti6Al4V   bio ceramic coating   microstructure   hy-droxyapatite
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