论文部分内容阅读
钛及其合金具有优异的机械性能及生物相容性,广泛用作人工膝关节、股关节、牙根及义齿金属支架等材料。但钛自身不具备生物活性,不能有效的促进伤口的愈合及周围骨组织的生长。其次,钛不能和周围组织形成骨性键合,与周围组织的结合强度较低。此外Ti离子的溢出也会对组织产生伤害。科学家做了大量的研究,旨在通过在表面制备磷灰石涂层,提高植入体的表面活性,进而加快植入体周围组织的生长。本文通过溶胶-凝胶法(sol-gel)及微弧氧化(MAO)钛表面制备羟基磷灰石(HA)涂层和氟羟基磷灰石(FHA)/二氧化钛(TiO2)复合涂层。研究了HA前躯体溶胶的陈化时间及基体的高能喷丸(HESP)处理对HA涂层的影响;微弧氧化时间对TiO2过渡层形貌、结构等的影响以及F含量对涂层生物活性的影响做了初步探讨。在制备HA涂层的过程中,采用P2O5-Ca(NO3)2-乙醇体系制备HA前躯体溶胶。通过DSC、TG、旋转粘度测试仪分析发现溶胶经过至少3天的陈化后的具有更好黏附性、减少涂层中的裂纹,更适合于制备涂层。分别在高能喷丸基体和打磨抛光基体上制备了HA涂层。SEM表面和截面形貌分析、动态凝血试验、涂层与基体间结合力拉伸测试等表明:高能喷丸后制备的HA涂层表面具有很好的完整性,裂纹较少,具有更好的生物活性,且更易于HA的沉积,可有效减少涂覆的次数;高能喷丸将抛光基体与涂层基体间结合强度由13MPa提高到25MPa左右。采用微弧氧化法制备含Ca、P的TiO2过渡层,并采用XRD、接触角测量仪、三维轮廓仪以及电化学试验等分析手段分析涂层,重点研究了微弧氧化时间对涂层的影响。试验结果表明:随氧化时间的延长,过渡层中锐钛矿不断向金红石相转变,涂层表面的空隙率和孔径逐渐增大;涂层的表面能和粗糙度也同向增大;抗腐蚀能力最初阶段增强,约在3min时最好,随后逐渐降低。最后,运用Ca(NO3)2-P(C2H5O)3-NH4F-乙醇体系在微弧氧化后的基体上制备一层FHA涂层,形成FHA/TiO2复合涂层,通过不同的氟引入剂的量控制磷灰石中氟的含量。拉伸试验表明这种涂层与基体间有很高的结合强度,约在35MPa以上;而在模拟体液中的矿化试验说明,FHA的矿化能力与HA相近,分析表明F1更适合用于人体植入材料。