Ti-γ-TiAl-FHA生物復合涂層材料的制備及研究.pdf

1、鈦(Ti)及其合金(Ti6Al4V)由于具有一定生物相容性，已被廣泛應用于骨的植入替代物，但它不能直接誘導骨組織的生長。因此很多學者都對鈦及其合金進行了表面改性來改善生物活性。采用羥基磷灰石在鈦合金表面涂覆，是一種較為有效改善生物活性的方法。但是由于羥基磷灰石在體內溶解速度過快，引發(fā)了種植體在體內失效的問題，同時金屬離子如Al，V和Ti等溶出情況加重，γ-TiAl金屬間化合物不僅具備優(yōu)良的耐腐蝕性，而且與Ti基體和磷灰石外涂層之間具有良

2、好的物化匹配性，成為理想的過渡層材料之一。含氟羥基磷灰石(FHA)由于氟離子(F<'->)取代部分羥基(OH<'->)可以改善磷灰石的溶解性，從而顯著提高生物涂層在生理液中的穩(wěn)定性，進一步促進磷酸鈣在成骨過程中的生物礦化和骨組織中磷灰石晶體的形成。制備具有Ti/γ-TiAl/FHA預期結構的生物復合涂層材料可以有效的解決離子溶出及涂層結合力、溶解度問題，有望應用于牙科、骨科的修復、替代及骨組織工程等領域。 在經(jīng)過深入的文獻查詢及

3、前期工作基礎上，以Al粉為原料，在Ti基體上采用真空燒結漫滲得到以γ-TiAl為主的金屬間化合物過渡層。以Ca(NO<,3>)<,2>·4H<,2>O-P<,2>O<,5>-NH<,4>F-乙醇體系為前驅液經(jīng)過陳化、回流等操作得到含氟磷灰石熔膠涂敷液，采用浸漬提拉法在具有過渡層的Ti基體上制備一定厚度，不同含氟量的含氟羥基磷灰石涂層。 運用XRD、SEM、FTIR、ICP-AES及電子拉力試驗等技術對所制備的樣品進行分析和研究，

4、得到如下的結果：采用真空燒結可獲得γ-TiAl過渡層，通過調節(jié)Al含量(即涂敷厚度)，可以獲得主成分為γ-TiAl且厚度不同的金屬間化合物過渡層。 以Ca(NO<,3>)<,2>·4H<,2>O-P<,2>O<,5>-NH<,4>F-乙醇體系為前驅液，能夠制備出純度較高的含氟羥基磷灰石粉體，通過浸漬提拉法可以得到不同厚度的FHA涂層。通過調整體系中NH4F的含量，即可獲得含氟量不同的FHA涂層。經(jīng)10次涂敷可獲得表面平整，開裂少

5、的FHA涂層。 試樣在SBF溶液中的浸泡實驗結果表明，含氟羥基磷灰石涂層比羥基磷灰石涂層溶解度小，且隨著NH<,4>F加入量的增加，溶解度減小。所有的試樣均能夠誘導HA的形成，只是HA生成量不同，說明所有試樣均具有生物活性。具有Ti/γ-TiAl/FHA結構的試樣，其Al、Ti及V離子溶出較其它試樣要小得多。尤其是Ti離子，經(jīng)過6個月的浸泡僅為0.303μg/L，Al離子僅為4.58μg/L，而不含過渡層的Ti離子溶出為25.3

6、9μg/L，Al離子為47.6μg/L。 涂層與基體的結合力測試表明，含氟羥基磷灰石涂層與基體的結合力明顯高于HA與基體的結合力，具有Ti/γ-TiAl/FHA結構的試樣具有最高的結合力，達到20MPa，比單獨采用HA作為涂層有了很大提高。 本工作采用漫滲燒結和溶膠·凝膠法能夠有效控制過渡層及生物外涂層厚度，F(xiàn)HA涂層中F含量，從而控制FHA涂層的溶解度、熱膨脹系數(shù)等參數(shù)。本工作中得到的Ti/γ-TiAl/FHA表現(xiàn)出良