微弧氧化—水熱合成處理制備Ti6A14V薄膜材料生物活性研究.pdf

1、Ti6Al4V合金因其優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的生物活性,已被廣泛地應(yīng)用于牙科和骨科移植領(lǐng)域,但該材料在生理環(huán)境及負(fù)載條件下耐磨性較差、腐蝕嚴(yán)重；且與骨之間只是機(jī)械嵌合,不能滿足使用要求。為了提高鈦合金的耐磨性、耐腐蝕性及合金與骨的結(jié)合能力,對Ti6Al4V合金表面進(jìn)行微弧氧化處理,生成多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷膜；在高壓反應(yīng)釜中水熱合成處理,使膜表面生成了密集的羥基磷灰石晶體,提高了材料的生物相容性。采用掃描電鏡觀察試樣的表面形貌,X射線衍射儀分析試

2、樣的相組成,對膜層與基體的結(jié)合強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性、羥基磷灰石晶體尺寸和氧化膜的致密度、試樣的血液相容性和組織相容性進(jìn)行了檢測。
　　 研究結(jié)果表明:恒流模式下,隨著電解液中鈣磷比的增大和電解液濃度的增加,陶瓷膜表面微孔數(shù)目下降,孔徑尺寸變大；膜層中金紅石型TiO2的衍射峰強(qiáng)度增加,而銳鈦礦型TiO2在減少。隨著電流密度的增加和占空比的變大,氧化膜表面微孔的數(shù)目減少,孔徑尺寸變大,氧化膜表面變得粗糙；氧化膜中銳鈦礦型TiO2降

3、低,金紅石型TiO2增多。隨著電流密度的減小和占空比的降低,氧化膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度逐漸變大。而經(jīng)微弧氧化處理后,材料的耐磨性能得到大幅度提升。隨氧化時(shí)間的增加,氧化膜的耐腐蝕性先變好,時(shí)間繼續(xù)增加時(shí),耐腐蝕性反而下降。隨電流密度和占空比的增大,耐蝕性能變壞。
　　 水熱處理試驗(yàn)表明:經(jīng)水熱處理后,氧化膜表面的無定形物質(zhì)轉(zhuǎn)變成了結(jié)晶態(tài)的羥基磷灰石(HA)。生成HA的數(shù)量、晶粒尺寸和分布情況以及氧化膜表面孔隙率會隨著水熱處理?xiàng)l件的變

4、化而變化。具體變化情況為:以納米羥基磷灰石懸濁液為處理介質(zhì)時(shí),表面生成的HA晶粒尺寸較小,分布于整個(gè)氧化膜表面。晶體尺寸和表面孔隙率都較以去離子水和氨水為處理介質(zhì)時(shí)小,有利于骨細(xì)胞的攀附。隨溫度的升高,保溫時(shí)間的延長,填充度的增加,氧化膜表面生成的HA量增多,晶體顆粒長大,結(jié)晶度增加并表現(xiàn)為大晶粒吞并小晶粒而繼續(xù)長大的現(xiàn)象。表面孔隙率也隨之降低。
　　 抗凝血試驗(yàn)、抗溶血試驗(yàn)和抗血小板黏附試驗(yàn)表明水熱處理試樣具有良好的血液相容性