收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

钛表面电泳沉积羟基磷灰石及其复合涂层的研究

倪永金  
【摘要】: Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2(羟基磷灰石,HA)是人骨等硬组织的主要无机成分,具备高的生物活性及骨传导性能,被广泛用作为生物医学植入材料。然而,纯HA陶瓷材料的力学性能较差,如脆性大,限制了它在生物医学领域的应用。为此人们致力于发展各种HA涂层或复合材料。在医用金属上涂覆HA涂层是目前复合生物医学材料领域的研究热点之一。已发展了多种在医用金属钛表面涂覆HA生物活性涂层的方法,其中,电泳沉积法,由于其工艺灵活性,低成本以及许多其它的优点,近年来受到了广泛的关注。本论文针对钛表面电泳沉积HA涂层材料面临的涂层烧结及涂层—基体界面结合的问题,作了如下研究工作。 一、在以无水乙醇作为分散溶剂的分散体系中,按不同的工艺条件,如沉积电压,热处理温度及悬浮液粉体含量,在钛表面电泳沉积HA涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征涂层的微观形貌及物相组成,通过黏结-拉伸实验测定涂层与基底的结合强度。结果表明,电泳沉积在30V电压条件下进行,可在保证涂层沉积具备一定的沉积效率的同时,获得均匀、致密的性能良好的涂层。涂层的热处理在850℃下进行,可避免HA涂层在烧结过程中发生热分解。提高悬浮液的粉体含量,有助于提高电泳沉积HA涂层的致密性,改善其烧结性能,提高烧结致密化程度;另一方面,HA涂层致密性的提高,有效地抑制了钛基底表面氧化反应,改善了涂层与基底的界面结合状态,使得HA涂层与钛基底的结合强度得到了显著的提高,从悬浮液粉体含量为5 g·L~(-1)时对应的4.54MPa,提高到悬浮液粉体含量为20 g·L~(-1)时对应的19.92MPa。 二、将反应烧结技术应用于电泳沉积HA生物涂层的工艺过程,在HA与金属Al粉的混合悬浮液体系中,电泳共沉积HA/Al复合涂层,经过适当的热处理,在钛表面制备了羟基磷灰石/氧化铝(hydroxyapatite/aluminum oxide,HA/Al_2O_3)复合涂层,与在相同条件下制备的单一HA涂层进行比较研究。采用SEM表征复合涂层的表面、横截面形貌和微观结构。采用能量散射X射线谱(EDS)分析复合涂层的化学组成。复合涂层的物相组成和热稳定性采用XRD进行表征。通过黏结-拉伸实验测定涂层与基体的结合强度。最后,通过MTT实验对复合涂层的生物学性能进行了初步表征。结果表明,复合涂层通过850℃热处理后烧结良好,且没有热分解发生。反应烧结提高了涂层的烧结致密化程度和降低基底钛表面的氧化程度。与单一HA涂层相比,HA/Al_2O_3复合涂层与基底间的结合强度得到明显提高,由单一HA涂层的19.92 MPa提高到了复合涂层的30.83 MPa。MTT实验结果表明,尽管复合涂层的生物相容性略低于单一HA涂层,但二者的制备均在一定程度上改善了基底金属钛的生物相容性。 三、采用多步沉积的方式,依次在不同HA和金属Al粉含量的悬浮液中沉积,并经过适当的热处理,制备了HA/Al_2O_3复合梯度涂层。利用XRD、SEM和EDS等表征手段对涂层物相组成、形貌、微结构及化学组成进行表征,利用黏结—拉伸实验测试涂层与基体的结合强度。结果表明,梯度涂层经850℃热处理后,由HA及γ-Al_2O_3两相组成。涂层内部的化学组成呈现出明显的梯度变化,梯度涂层逐渐由氧化膜、界面扩散层、HA/Al_2O_3复合梯度层过渡到单一HA外层。Al含量较高的梯度涂层内层具备相对比较致密的结构,由内往外,涂层中的Al含量逐渐减少,致密度不断下降,最外层为结构疏松、多孔的单一HA涂层。梯度涂层与基底的平均结合强度高达23.56MPa,明显高于在同样厚度下的HA单一涂层(7.05MPa)。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 倪军;刘榕芳;肖秀峰;;电泳沉积HA/Ti复合涂层的结合强度和热稳定性[J];稀有金属材料与工程;2006年01期
2 王英波;鲁雄;赵婧;冯波;汪建新;屈树新;翁杰;陈建敏;;脉冲电化学沉积制备n-HA/ZrO_2复合涂层[J];稀有金属材料与工程;2009年06期
3 吴永智;栗卓新;李红;李辉;;等离子喷涂羟基磷灰石/氧化锆复合涂层力学性能分析[J];新技术新工艺;2008年04期
4 王英波;鲁雄;冯波;屈树新;翁杰;陈建敏;;钛表面制备羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层研究[J];无机材料学报;2008年06期
5 郑扣松;胡树兵;赵苏阳;肖建中;;Ti-6Al-4V合金基体等离子喷涂生物活性羟基磷灰涂层的研究进展[J];材料导报;2006年S1期
6 栗卓新;吴永智;贺定勇;赵秋颖;;微束等离子喷涂氧化锆增韧羟基磷灰石复合涂层[J];焊接学报;2008年06期
7 李亚鹏;叶雅静;鹿芹芹;郭云珠;尹大川;;医用金属表面羟基磷灰石复合涂层研究进展[J];材料导报;2011年07期
8 李爱民;林昌健;董维芳;孙康宁;;碳纳米管/羟基磷灰石生物复合涂层的制备与微观结构研究[J];功能材料;2010年09期
9 徐艳丽;林龙翔;耿志旺;林昌健;;电化学共沉积HA/胶原复合涂层及其生物性能初探[J];电化学;2007年03期
10 韩建业;于振涛;周廉;;溶胶凝胶法制备羟基磷灰石/TiO_2复合生物活性涂层的研究[J];硅酸盐通报;2008年02期
11 王英波;鲁雄;冯波;屈树新;翁杰;;电化学沉积法制备磷酸钙/明胶复合涂层的研究[J];无机材料学报;2011年01期
12 陈晓明,焦玉恒,许传波;电泳沉积制备羟基磷灰石/生物玻璃梯度涂层的研究[J];材料科学与工程;2002年04期
13 苏冰,于旭东,郭连峰,王成焘;溶胶-凝胶法制备Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2/TiO_2复合涂层及其在模拟生理体液中的行为[J];无机化学学报;2005年07期
14 王周成;倪永金;黄金聪;;悬浮液粉体含量对电泳沉积羟基磷灰石涂层的影响[J];硅酸盐学报;2008年05期
15 徐明;刘云飞;施书哲;吕忆农;;电泳沉积用BaTiO_3悬浮液的制备[J];南京工业大学学报(自然科学版);2008年05期
16 焦玉恒,陈晓明,许传波,贺建华;羟基磷灰石/生物玻璃复合涂层的研究[J];功能材料;2004年01期
17 吴波;梁成浩;;羟基磷灰石复合涂层制备的研究进展[J];电镀与精饰;2007年05期
18 黄紫洋,刘榕芳,钟惠妹,简秋兰;分散介质对电泳沉积生物陶瓷涂层的影响[J];福建师范大学学报(自然科学版);2004年01期
19 倪军,肖秀峰,刘榕芳;电泳沉积HA-Ti-Y_2O_3/ZrO_2复合涂层的研究[J];材料保护;2005年02期
20 陈晓明,李世普,韩庆荣,周学东,许传波;在非水溶液体系中电泳沉积Ti6Al4V/BG/HA梯度涂层[J];硅酸盐学报;2001年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王周成;陈菲;杜荣归;林昌健;;Ni/YSZ复合涂层的电化学制备和性能研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
2 王茜;蔡洁明;;热触发自组装型羟基磷灰石/胶原复合材料的基础研究[A];全国第三次牙体牙髓病学临床技术研讨会论文汇编[C];2009年
3 贺盟;常春雨;彭娜;张俐娜;;纤维素/羟基磷灰石纳米复合膜的结构和性质[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
4 李波;周满;彭汝忠;曾金;马勇;廖晓玲;;纳米羟基磷灰石粉体制备工艺及影响因素研究进展[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
5 辛剑宇;朴莹莹;张倩;李建树;;磷酸化环糊精凝胶诱导羟基磷灰石矿化的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 毛钊;尹英;毛曦;储成林;;老年人牙周膜细胞附着于纳米-羟基磷灰石上的形态学观察[A];中华口腔医学会全科口腔医学专业委员会第一次学术年会会议论文集[C];2009年
7 蒋笑;周大勇;朱蓓薇;;南极磷虾壳聚糖-羟基磷灰石复合材料的制备及其去除六价铬的研究[A];中国食品科学技术学会第八届年会暨第六届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2011年
8 杨大颐;齐民;张静莹;许洋;;锌含量对钛表面钙磷涂层结构的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
9 侯惠娟;吴鹏;吴兰;;羟基磷灰石/壳聚糖复合材料用于去除水中刚果红[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
10 徐赫;柏树令;;骨髓间充质干细胞复合纳米相羟基磷灰石/胶原复合材料的体外相容性研究[A];中国解剖学会2011年年会论文文摘汇编[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王英波;钛基羟基磷灰石复合涂层的研究[D];西南交通大学;2010年
2 简刚;电泳沉积铁电/铁磁复合多铁性膜材料的研究[D];华中科技大学;2011年
3 马莉;镍铁尖晶石复合涂层的制备、微结构和耐高温腐蚀性能的研究[D];中南大学;2012年
4 张文涛;羟基磷灰石冷喷涂机理与实验研究[D];吉林大学;2012年
5 肖秀峰;水热电化学沉积羟基磷灰石涂层的工艺、结构和性能研究[D];燕山大学;2006年
6 王永东;氩弧熔敷原位自生颗粒增强镍基复合涂层研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 顾盛挺;激光熔覆颗粒增强复合涂层的力学性能及损伤破坏机理研究[D];浙江工业大学;2012年
8 仇志烨;羟基磷灰石硅酸根功能化掺杂改性及其对骨矿化促进作用的机理研究[D];华中科技大学;2012年
9 王勇;钛合金表面激光合成与熔覆稀土生物陶瓷复合涂层的研究[D];重庆大学;2002年
10 胡仁;结构有序纳米HA涂层的电化学构筑及钛/细胞界面原位EIS研究[D];厦门大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 倪永金;钛表面电泳沉积羟基磷灰石及其复合涂层的研究[D];厦门大学;2007年
2 倪军;电泳沉积羟基磷灰石及其复合涂层的研究[D];福建师范大学;2005年
3 潘明利;重组胶原蛋白调控钛表面仿生矿化的研究[D];浙江理工大学;2010年
4 姚亮;纯钛基体表面电泳沉积羟基磷灰石涂层的研究[D];山东大学;2007年
5 解宁;多孔双层仿生羟基磷灰石人工骨的制备与表征[D];山东理工大学;2010年
6 张天厚;羟基磷灰石颗粒大小对成牙本质细胞MDPC-23生长的影响[D];浙江大学;2010年
7 游滢滢;纳米含氟羟基磷灰石材料的制备及其生物相容性的初步评价[D];中南大学;2010年
8 李鹏;电泳沉积多孔羟基磷灰石涂层及其性能的研究[D];福建师范大学;2010年
9 焦玉恒;复杂形状金属表面电泳沉积制备HA/BG复合涂层的研究[D];武汉理工大学;2004年
10 杨波;胶原/羟基磷灰石一体化支架修复关节软骨损伤的实验研究[D];第四军医大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;纳米金刚石复合涂层技术实现产业化应用[N];中国高新技术产业导报;2006年
2 陶海;羟基磷灰石修复眶壁骨折[N];健康报;2001年
3 记者 余靖静;纳米级“仿生骨”:遇撞击弯而不折能还原[N];新华每日电讯;2011年
4 上海交通大学微电子所教授 张志明;给刀具模具穿上钻石外衣[N];科技日报;2001年
5 ;FDA批准Tap公司的缓释Prevacid口服悬浮液[N];中国高新技术产业导报;2001年
6 蔡忠仁;厦大涂层技术课题获国家资助[N];中国化工报;2007年
7 黎江东 戴劲松;专家指出纳米材料可杀死癌细胞[N];中国中医药报;2001年
8 河北 王裕琛 王研;CG6A型铁磁物含量计原理与应用[N];电子报;2007年
9 记者白毅;传统医药在现代组织工程中延伸[N];中国医药报;2009年
10 黄锦滨;金属陶瓷涂层及其应用[N];中国石油报;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978