钛基生物活性涂层材料作为极具应用前景的医用种植体材料,是材料领域研究的热点材料。本课题以纯钛表面生物活性陶瓷涂层的制备为目标,研究了在纯钛上制备表面多孔结构、钙磷元素含量高且比例适当、以锐钛矿二氧化钛为主的陶瓷层的微弧氧化工艺,以及将陶瓷层中的钙磷元素合成为羟基磷灰石的水热处理工艺,并对影响微弧氧化和水热合成的工艺因素进行了分析,进行了涂层的耐磨和耐蚀性能测定,初步形成了微弧氧化/水热处理法制备钛/羟基磷灰石的工艺技术。实验确定了适宜于纯钛微弧氧化的电解液配方以及与电解液相适应的电参数组合。电解液配方为:乙酸钙20g/L,多聚磷酸钠9.3g/L,硅酸钠12g/L,乙二胺四乙酸二钠2.0g/L。与之配套的电参数为:正向电压460V,负向电压160V,脉冲频率800Hz,处理时间20min,电解液温度保持在15～30℃范围内。在此工艺条件下,制备的陶瓷层具有多孔均匀分布的表面结构,微孔孔径为3～5μm;陶瓷层中钙磷元素的含量较高,且钙磷比为1.69左右,与羟基磷灰石的钙磷比相近;陶瓷层的相组成主要为锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛,且以锐钛矿型二氧化钛为主。实验结果表明,电解液中组分的浓度是影响微弧氧化陶瓷层表面形貌、化学组成和相组成的主要因素。而对于配方确定的电解液来说,微弧氧化的电参数也能够对表面形貌等陶瓷层的特性产生明显影响。因此,电解液中乙酸钙和多聚磷酸钠的浓度以及电解液的钙磷比需限定在一定的范围内,正向电压、负向电压和频率需相互匹配。电解液中钙磷元素能够通过微弧氧化过程进入陶瓷层,且主要分布在陶瓷层的外表面。以去离子水为处理介质、通过高温水热处理,可以使陶瓷层中的钙磷元素转化为羟基磷灰石。水热处理的温度和时间是影响羟基磷灰石形核和长大的重要因素,其中温度是影响羟基磷灰石形成的主要因素。在实验所取的温度和时间范围内,150℃/2小时观察到了羟基磷灰石的胞状晶核,预示了羟基磷灰石可以在该条件下形核;175℃下保温4h后,在陶瓷层表面得到了较大量的羟基磷灰石。羟基磷灰石的形成是一个形核与晶核长大的过程,水热处理的温度和处理时间是影响形核与长大的热力学和动力学条件。通过耐磨性能的对比可以得到,微弧氧化处理后的纯钛试样,其耐磨性能提高3倍;用电化学腐蚀的试验方法测定陶瓷层的腐蚀性能,自腐蚀电位从-0.12237提高到-0.11444V,腐蚀电流从2.4692E-5减小到8.8864E-6mA,极化电阻从1056.5提高到2935.6,表明陶瓷层的耐腐蚀性能优于未处理的纯钛。