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《沈阳理工大学》 2011年
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钛合金表面微弧氧化—碱处理复合法制备生物涂层的研究

朱其柱  
【摘要】:钛及钛合金本身具有比强度高、生物相容性和耐蚀性优良的性能,但其存在生物活性差、与骨结合时间长、在生理环境中向肌体游离金属离子等问题,因而对钛合金表面改性以完善其生物学性能引起了人们的日益重视。为了阻止钛合金金属离子向体液中游离、改善其生物活性和提高骨愈合速度,本文利用微弧氧化技术在钛合金表面制备了微弧氧化陶瓷膜,并对微弧氧化陶瓷膜进行碱处理,通过微弧氧化-碱处理复合法制备出了生物活性涂层。 研究了电解液组成、浓度和电压对微弧氧化过程及陶瓷膜的影响。结果表明:单一成分的电解液不利于Ti-6Al-4V钛合金微弧氧化起弧;提高溶液中离子浓度,有利于降低微弧氧化起弧电压;不同电解质对微弧氧化电流的影响不同,提高NaAC、CaAC浓度,电流增大,而提高Na_2SiO_3浓度,电流降低;可以通过调节电解液浓度或电压来控制陶瓷膜的结构及陶瓷膜表面元素含量,通过改变电解液配方来改变陶瓷膜成分。 研究了碱处理对不同成分微弧氧化陶瓷膜及其生物活性的影响。结果表明:碱处理能有效降低和消除Ti-6Al-4V钛合金微弧氧化陶瓷膜表面的Al和V,从而避免陶瓷膜植入生物体内后所带来的危害;样品经碱液处理后具有良好的生物活性,在模拟体液(SBF)中浸泡2d即有一层羟基磷灰石(HA)膜形成,HA膜的迅速形成能防止陶瓷膜的溶解,有效阻止陶瓷膜表面对生物体有害元素的渗出;碱液理后,含钙磷微弧氧化陶瓷膜的生物活性优于含钙微弧氧化陶瓷膜的生物活性。 研究了碱处理工艺(时间、温度、浓度)对微弧氧化陶瓷生物活性的影响。结果表明:在80°C 3mol/ NaOH的溶液中处理0.5~2h所制备的生物陶瓷膜最为优异。 探讨了碱处理诱导微弧氧化陶瓷膜沉积HA的机理。分析表明:碱处理促使微弧氧化陶瓷膜表面生成钛酸钠水凝胶和羟基磷灰石是陶瓷膜具有优良生物活性的主要原因。
【学位授予单位】:沈阳理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.45

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