等離子噴涂羥基磷灰石-納米氧化鋯梯度涂層的研究.pdf

1、在Ti-6Al-4V基體上,采用大氣等離子噴涂(APS)方法分別制備了羥基磷灰石(HA)涂層、HA-ZrO2梯度涂層、HA/ZrO2過渡涂層；采用微束等離子噴涂(MPS)方法制備了HA+ZrO2復(fù)合涂層。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、紅外吸收光譜(FTIR)等測試方法,重點研究了噴涂工藝參數(shù)和熱處理工藝對涂層表面形貌、組織結(jié)構(gòu)、結(jié)合強度和生物學(xué)行為的影響。 結(jié)果表明,在本研究條件下,隨噴涂距離的增大,HA

2、粒子的熔化程度和扁平化程度降低；各噴涂功率下涂層中均出現(xiàn)CaO、磷酸鈣(TCP)和磷酸四鈣(TTCP)等分解相,提高噴涂功率使得涂層的非晶化程度加劇。噴涂過程中HA發(fā)生了嚴(yán)重的OH-脫落和明顯的PO43-紅外吸收峰寬化,說明HA的結(jié)構(gòu)遭到破壞。MPS制備的HA+ZrO2復(fù)合涂層中的ZrO2主要以四方相存在,涂層主要為α-TCP相,并有少量CaO雜質(zhì)相。 采用優(yōu)化的后噴涂參數(shù),制備的單一HA、HA/ZrO2過渡涂層和HA-ZrO2

3、梯度涂層的結(jié)合強度分別為28.31MPa、41.56MPa、33.00MPa。單一HA涂層經(jīng)過650℃熱處理后,結(jié)合強度最高為36.47MPa;過渡和梯度涂層均在750℃熱處理后的結(jié)合強度最高,分別為50.86MPa和39.72MPa。納米ZrO2涂層作為中間過渡層是結(jié)合強度增加的主要原因。 梯度涂層經(jīng)過550℃×3h的熱處理后,紅外吸收光譜和XRD分析顯示,表面HA涂層的OH-得到部分恢復(fù)、CaO相消失,結(jié)晶度為61.6％。涂

4、層在模擬體液(SBF)中浸泡2周后,表面出現(xiàn)了“沙丘”狀的類骨磷灰石沉積層,沉積層由細(xì)小的針狀顆粒組成?？梢娫诖藴囟认聼崽幚淼耐繉尤芙廨^快,具有較高的生物活性。 對梯度涂層進(jìn)行750℃×3h的熱處理后,涂層獲得最高的結(jié)晶度86.2％,涂層中OH-恢復(fù)到接近原始粉末的水平。涂層浸泡在SBF中56天后,涂層表面只生成少量的磷灰石顆粒,說明涂層具有很低的溶解性,有利于提高植入體的長期穩(wěn)定性。 MPS制備的兩種HA+ZrO2復(fù)合