钛表面生物活性涂层的制备与表征

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1、大连理．r：大学硕士学位论文摘要钛及其合金具有优异的机械性能及生物相容性，广泛用作人工膝关节、股关节、牙根及义齿金属支架等材料。但钛自身不具备生物活性，不能有效的促进伤口的愈合及周围骨组织的生长。其次，钛不能和周围组织形成骨性键合，与周围组织的结合强度较低。此外Ti离子的溢出也会对组织产生伤害。科学家做了大量的研究，旨在通过在表面制备磷灰石涂层，提高植入体的表面活性，进而加快植入体周围组织的生长。本文通过溶胶．凝胶法(s01．gel)及微弧氧化(MAO)钛表面制备羟基磷灰石(HA)涂层和氟羟基磷灰

2、石(FHA)／--氧化钛(Ti02)复合涂层。研究了HA前躯体溶胶的陈化时间及基体的高能喷丸(HESP)处理对HA涂层的影响；微弧氧化时间对Ti02过渡层形貌、结构等的影响以及F含量对涂层生物活性的影响做了初步探讨。在制备HA涂层的过程中，采用P205．Ca(N03)2．乙醇体系制备HA前躯体溶胶。通过DSC、TG、旋转粘度测试仪分析发现溶胶经过至少3天的陈化后的具有更好黏附性、减少涂层中的裂纹，更适合于制备涂层。分别在高能喷丸基体和打磨抛光基体上制备了HA涂层。SEM表面和截面形貌分析、动态凝血

3、试验、涂层与基体间结合力拉伸测试等表明：高能喷丸后制备的HA涂层表面具有很好的完整性，裂纹较少，具有更好的生物活性，且更易于HA的沉积，可有效减少涂覆的次数；高能喷丸将抛光基体与涂层基体间结合强度由13MPa提高到25MPa左右。采用微弧氧化法制备含Ca、P的Ti02过渡层，并采用XRD、接触角测量仪、三维轮廓仪以及电化学试验等分析手段分析涂层，重点研究了微弧氧化时间对涂层的影响。试验结果表明：随氧化时间的延长，过渡层中锐钛矿不断向金红石相转变，涂层表面的空隙率和孔径逐渐增大；涂层的表面能和粗糙度

4、也同向增大：抗腐蚀能力最初阶段增强，约在3rain时最好，随后逐渐降低。最后，运用Ca0N03)2．P(C2H50)3-NH4F．乙醇体系在微弧氧化后的基体上制备一层FHA涂层，形成FHA／Ti02复合涂层，通过不同的氟引入剂的量控制磷灰石中氟的含量。拉伸试验表明这种涂层与基体间有很高的结合强度，约在35MPa以上；而在模拟体液中的矿化试验说明，FHA的矿化能力与HA相近，分析表明F1更适合用于人体植入材料。关键词：羟基磷灰石；溶胶一凝胶法；微弧氧化；矿化钛表面生物活性涂层的制备与表征ThePre

5、parationandcharacterizationofbioactiveCoatingonTitaniumAbstractTitanium(Ti)anditsalloysarewidelyusedinrestorativesurgerysuchasartificialkneejoint，LoiIl，orthopedicimplantsandfalsetooth，becauseoftheirhighmechanicalpropertiesandbiocompatibility．However,t

6、herearestillsomedrawbacksinpracticethathavelimitedthefurtheruseoftitanium．Becauseofbio-inertia,titaniumimplantCan’tformfirmchemicalbondwithsurroundingtissue．Furthermore，itCanreleasemetallicionsintosurroundingtissue，anddamagethem．Inordertoovercomethepr

7、oblemsmentionedabove，researchershavebeentryingtomodifythesurfaceoftitanium．MuchresearchhasbeendonetowardstoraisingthebioactiveoftitaniumimplantsbypreparedHAcoatingsontitanium，andpromotinggrowthoftissuesurroundingtheimplanttolessenpain．Inthepresentwork

8、,theHAcoatingWaspreparedbysol-gel．Ti02coatingWasdepositedontitaniumbyMAO．FHAcoatingwaspreparedonTi02toformFHA／Ti02bysol-gel．TheinfluencesofagedtimeofHAgelandHigh-energyshotpeening(HESP)ontitaniumsubstrateonhydroxyapatitecoatingbysol-gelWasdisc