純鈦表面含Cu抗菌涂層制備及性能研究.pdf

1、生物醫(yī)用鈦及其合金以其良好的生物相容性和機(jī)加工性能、高的比強(qiáng)度及彈性模量低等優(yōu)點(diǎn)，成為種植體、關(guān)節(jié)假體和手術(shù)器械等醫(yī)用器械的首選材料。然而，鈦合金表面細(xì)菌感染成為阻礙其臨床應(yīng)用的主要問題。近年來，利用表面改性技術(shù)在鈦合金表面添加銅制備抗菌涂層得到了廣泛關(guān)注。但是，抗菌涂層在使用過程中易因磨損和腐蝕而破壞并失去抗菌功能。因此，制備兼具良好耐磨性和耐腐蝕性的抗菌涂層具有著重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。本文采用磁控濺射鍍膜技術(shù)先在純鈦表面沉積Ti-Cu

2、薄膜，然后分別通過微弧氧化和離子氮化技術(shù)，在純鈦表面制備Cu-TiO2和Ti-Cu-N抗菌涂層。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　通過微弧氧化技術(shù)對(duì)沉積了Ti-Cu薄膜的純鈦進(jìn)行氧化處理，制備出不同Cu含量的Cu-TiO2涂層。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、X射線光電子譜(XPS)對(duì)Cu-TiO2涂層表面形貌，相組成，元素含量，Ti、Cu化學(xué)價(jià)態(tài)進(jìn)行了表征和分析。采用平板計(jì)數(shù)法和熒光染色法測(cè)定Cu-TiO2涂層抗菌性

3、能。本實(shí)驗(yàn)還對(duì)Cu-TiO2涂層的細(xì)胞毒性和耐腐蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明多孔的Cu-TiO2涂層主要由金紅石和銳鈦礦型TiO2相組成，Ti、Cu分別以TiO2、CuO形式存在。在Cu含量分別為1.31、2.37 at.％時(shí)，Cu-TiO2涂層對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都展現(xiàn)出良好的抗菌性且隨改性層中Cu含量增加而提高，且未表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞毒性，Cu-TiO2抗菌涂層的耐腐蝕性略高于純鈦基體。
　　通過離子氮化技術(shù)對(duì)沉積了Ti-Cu

4、薄膜的純鈦進(jìn)行氮化處理，在純鈦表面制備Ti-Cu-N抗菌涂層。利用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)涂層表面形貌進(jìn)行了觀察，利用輝光放電原子發(fā)射光譜儀(GDOES)和X-射線衍射(XRD)對(duì)涂層表面元素含量、相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。測(cè)定了Ti-Cu-N涂層抗菌性能。同時(shí)也檢測(cè)了表面的顯微硬度和摩擦磨損性能。最后通過電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)測(cè)出Tafel曲線以及Nyquist曲線，以評(píng)估涂層的耐腐蝕性能。結(jié)果表明，Ti-Cu-N涂層表面Cu含量為1.6 at.％