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1、电沉积生物活性陶瓷涂层技术45电沉积生物活性陶瓷涂层技术BioactiveCeramicCoatingsPreparedbyElectrodeposition韩庆荣,陈晓明(武汉理工大学生物材料与工程研究中心,武汉430070)HANGing-rong,CHENXiao-ming(BiomedicalMaterialsandEngineeringResearchCenterofWuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)摘要:介绍了电沉积法(包括电泳沉积EPD和电化学沉
2、积ECD)在Ti或Ti合金基体上制备生物活性陶瓷涂层HAP的制备工艺,评述了电沉积的主要控制参数,总结了该技术的特点并展望了其应用前景,关键词:电沉积;生物陶瓷涂层;制备工艺;控制参数中图分类号:TG174文献标识码:A文章编号:1001-4381(2001)03-0045-04Abstract:ThispaperintroducesthepreparationmethodsofbioactiveceramiccoatingsonTiortita-niumalloybyelectrodepositionincludi
3、ngelectrophoreticdeposition(EPD)andelectrochemicalde-position(ECD),reviewsthemaincontrolledparameters.Themeritsandapplicationprospectsofthistechniguearealsopresented.Keywords:electrodeposition;bioactiveceramiccoating;preparationmethod;controlledparameters在人体康复工
4、程中,作为承载较大应力的人骨替数等进行分析和总结,代植入材料,不仅要有与骨组织良好的结合能力,而且还要具有高的断裂韧性,然而,不论是目前广泛使1制备工艺用的生物活性陶瓷,还是具有一定生物相容性的金1.1前处理工艺属,都不能同时满足这两方面的要求,陶瓷的断裂韧为了减少基片表面的污染物~改善基片表面的物性较差,其K值低于人骨或牙[1]IC;此外至今还未发现理和化学特性~激活基片表面以增加成核活性[8],增有一种金属具有能与骨组织直接相结合的能力[2],因强基体与涂层的结合强度,在电沉积之前,需对基体而使它们在临床中的应用
5、受到很大的限制,目前解决金属表面进行处理,处理方法分为:化学处理~机械这一问题的方法是在韧性好的金属上涂覆生物陶瓷抛光和电解抛光,涂层,以使其不仅具有好的韧性,而且具有优良的骨健合能力[3~5],1.1.1化学处理用0.1M的HF和HNO以1=1制成混合溶液,近期较为成熟的技术是采用等离子喷涂法,在钛3将基体浸入该溶液10s后取出,分别在蒸馏水~丙酮或其合金上涂覆HAP涂层,但所制生物活性陶瓷涂中超声波清洗后,将基体浸泡在分析纯丙酮溶液中待层往往含有可溶性熔融相,因而植入人体后,在较短用[9]时间内即发生降解,从而降
6、低了植入材料与周围活组,织及金属基体与涂层的结合强度[6,7];其次,等离子喷1.1.2机械抛光涂技术是一线性工艺,不能用于在多孔表面制备均匀用金相砂纸~抛光膏,机械或手工抛光,然后经涂层;同时,由于喷涂过程中温度极高,在一定程度酸洗~超声波清洗~二次蒸馏水清洗,除去表面污物~上改变了涂层的结构和性能;此外,从经济角度考虑,油物,烘干后待用,[10]等离子喷涂涂层成本较高,1.1.3电解抛光电沉积技术在一定程度上克服了等离子喷涂技以Ti或其合金基体为阳极~Pb为阴极,浸入电术等方法存在的不足,近年来越来越引起各国科学
7、家解抛光液中进行电解处理,电解抛光液一般采用50%的广泛兴趣,该技术在制备金属-陶瓷复合材料方面~60%H3PO4+20%~30%H2O4+15%~20%H2O,有广阔的应用前景,本工作对在金属Ti或其合金上处理温度为50~60C,电压为6~8V,处理时间约为采用电沉积法制备生物陶瓷涂层的工艺~主要控制参10min,46材料工程/2OO1年3期按以上工艺条件将Ti或其合金基体电解抛光制在5OC/hO后用二次蒸馏水清洗三次后直接进入镀槽O1.2.2电化学沉积1.2电沉积工艺根据陶瓷涂层的组成和性能可选择水溶液或非根据电
8、解液的组成和性质电沉积可分为电泳沉水溶液体系进行电沉积有阴极沉积和阳极沉积两积(EPDD和电化学沉积(ECDDO电泳沉积其电解种O制备HAP生物陶瓷涂层采用阴极沉积法:把待沉液为悬浮液沉积主要是物理过程;而对于电化学沉积的阴离子和阳离子溶解到水溶液或非水溶液中同积电解液为溶液沉积时主要发生的是化学反应O二时在溶液中加入含有易于还原的某些分子或原
