純鈦基體表面電泳沉積羥基磷灰石涂層的研究.pdf

1、羥基磷灰石(Hydroxyapatite，簡稱HA或HAP)廣泛存在于人類的骨和牙中，具有良好的生物相容性和生物活性，引起了生物醫(yī)學材料研究者的廣泛興趣。由于人工合成的羥基磷灰石的強度和韌性差，因此不能直接應用于承載的部位。為了得到一種具有生物活性的種植體，人們利用涂層技術把HA涂覆在鈦及其合金表面制備出生物活性涂層材料，這樣既滿足了種植體的生物活性和生物相容性，同時其機械強度也能滿足承載條件下的需要。但是HA涂層與鈦及其合金的膨脹系數(shù)

2、差異較大，涂層中產(chǎn)生的張力容易引起涂層的脫落。 生物玻璃(Bioglass，簡稱BG)是一種成分可以調節(jié)的生物活性材料，可以通過調節(jié)成分改變其膨脹系數(shù)，使之與鈦及其合金的膨脹系數(shù)接近。這樣在HA層與鈦及其合金之間以BG為過渡層，可以提高涂層與基體的結合強度。目前制備生物活性涂層的技術主要有等離子噴涂、電化學沉積、溶膠．凝膠法、離子束濺射等。但是這些傳統(tǒng)方法制備的HA涂層取得了一定的成功，但也存在以下缺點：涂層表面不均勻、結晶度低

3、、涂層與基體結合強度差等。因此研究一種可以精確控制涂層成分和結晶度的制備生物活性涂層的方法具有重要的現(xiàn)實意義。本文采電泳沉積制備HA涂層以及HA/BG復合涂層，綜合利用掃描電鏡(SEM)、電子探針(EPMA)、X-射線衍射(XRD)、傅立葉轉換紅外光譜(FT-IR)等對沉積的涂層進行表征。 實驗結果表明，電泳沉積制備生物活性涂層受沉積電壓、沉積時間、懸浮液陳化時間等因素的影響。當沉積電壓為200V左右時，沉積后的涂層比較致密均勻

4、，表面沒有明顯缺陷。熱處理之后，涂層中羥基磷灰石結晶度很高，另外還有少量碳羥基磷灰石存在?；w表面氧化產(chǎn)生了TiO<,2>，它的存在可能起到減緩涂層和基體之間的熱應力，提高結合強度的作用。電壓過大容易使涂層表面存在過多大尺寸羥基磷灰石顆粒，影響涂層均勻性，這些大尺寸顆粒也容易脫落從而在涂層表面留下孔洞，使涂層失效，影響涂層使用壽命。雖然通過延長沉積時間可以改善這一問題，但是沉積時間越長，涂層厚度越大，這樣涂層材料在生理環(huán)境內的溶解過于緩

5、慢，不利于基體與人體組織形成良好的結合。當沉積時間較短時，涂層的溶解則過于迅速，也不利于基體與人體組織的結合。 在沉積電壓較低的電泳過程中，顆粒所獲得的驅動力不足，單位時間內沉積的羥基磷灰石顆粒的數(shù)量比較少，形成的涂層脆性較大，容易脫落。雖然低電壓下，進行長時間沉積可以達到一定的沉積量，獲得較厚的涂層，但是這樣所獲得的涂層，其表面不均勻，熱處理后的粒子燒結度不高，而且生物活性不夠好。懸浮液陳化時間對于涂層也有很大影響。當懸浮液陳

6、化時間為一天時，懸浮液存在較多大顆粒，沉積之后制備的涂層在干燥處理之后就發(fā)生龜裂而脫落。陳化三天，七天時，所制得的涂層未發(fā)現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。懸浮液陳化七天后制備的涂層表面的顆粒尺寸比較均勻，燒結度比較高。 BG與HA復合涂層可以改善單一HA涂層內部出現(xiàn)應力導致涂層脫落的問題。添加了BG過渡層的復合涂層的表層形貌與單一涂層沒有明顯區(qū)別。X射線衍射和紅外光譜結果顯示涂層中HA和BG成分結晶度都很高。劃痕測試顯示，添加了生物玻璃過渡層的涂層