柠檬酸盐对钛表面电化学沉积纳米羟基磷灰石涂层的影响

【摘要】： 为了提高在钛表面电化学法制备羟基磷灰石(HA)涂层的结合强度和均匀性,本文参考在电镀过程中加入修饰剂提高镀层质量的方法,向电解液中加入柠檬酸盐作为修饰剂以期获得质量优良的HA涂层,并对此对做出理论分析并指导实际生产。 电沉积HA涂层主要涉及两个相继的反应:一是阴极析氢;二是析氢导致钛电极附近pH升高,继而使溶液中钙磷离子达到过饱和而在阴极析出。本文就以柠檬酸根对此两步反应的影响为突破口。首先,侧重理论分析了柠檬酸根在钛电极表面吸附后对阴极析氢的影响:发现加入柠檬酸根后阴极析氢速率减小,生成的氢气泡体积小且在阴极表面分布均匀,有助于沉积电流均匀分布且减少气泡对涂层的冲刷。在第二步反应中,本文用分光光度计法测试涂层的重量变化,用SEM观察微观形貌发展,用电化学工作站记录电流曲线,并综合以上信息首次对含柠檬酸根涂层的沉积过程做出阶段性划分:吸附期、孕育期、爆发生长期、次层生长期和平衡期。对各阶段的晶体形貌变化和微观反应机理做出化学和热力学解释,并建立沉积模型。 最后对沉积所得涂层进行物理和生物学性能表征(结合力,接触角,粗糙度,碱性磷酸酶活性)。结果表明加入柠檬酸根后所得涂层结合力,平滑度,生物相容性都有提高,证实电解液中加入柠檬酸盐能显著对提高HA涂层的综合性能。