悬浮液等离子喷涂制备生物陶瓷涂层

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringBio-ceramicsCoatingsPreparedbySuspensionPlasmaSprayingCandidate:LiZhijiaMajor:BiomedicalEngineeringSupervisor:Prof.ZhangShengminHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan，2012独创性

2、声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印

3、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要在钛合金（Ti6Al4V）基体表面涂覆具有生物活性的生物陶瓷涂层，综合利用钛合金的机械性能和生物陶瓷的生物活性，是当今最具应用前景的骨植入体研究热点之一。羟基磷灰石（HA）是目前研究最为成熟的生物陶瓷材料，具有优异的生物相容性和骨诱导性。然而，Ti6Al4V与HA的力学性能差别大，基体和涂层界面结合强度低，一般都低于20MPa；HA在体液环境中溶解速度快，

4、涂层容易造成脱落。氟磷灰石（FA）能促进磷酸钙矿化和结晶化，同时FA在体液中溶解速度比HA慢。FA的引入可以改善涂层结构性能。本论文通过对钛合金基体进行微弧氧化预处理，在基体表面形成多孔二氧化钛（TiO2）层，用悬浮液等离子喷涂方法依次涂覆FA层和HA层，制备TiO2-FA-HA复合结构的生物陶瓷涂层。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）分析涂层形貌结构及其化学相组成，采用拉伸机测量涂层的结合强度。本文主要研究了羟基磷灰石悬浮液的制备方法和悬浮液等离子喷涂工艺参数对涂层性能的影响。悬浮液的适宜浓度为：5wt%的羟基磷灰石，

5、0.5wt%的十水焦磷酸钠（Na4P2O7·10H2O）作为分散剂。HA悬浮液的Zeta电位为-33.8mV，平均粒径分布为76.02nm；FA悬浮液的Zeta电位为-34.0mV，平均粒径分布为70.17nm。HA涂层的结合强度为24.2MPa，FA涂层的结合强度为26.8MPa。涂层出现CaO，α-TCP和β-TCP等非晶相，通过后期800℃热处理可以提高涂层的结晶度。结果表明制备的涂层具有良好的结晶度和结合强度。关键词：悬浮液等离子喷涂氟磷灰石生物陶瓷涂层后热处理I华中科技大学硕士学位论文AbstractPreparingbio-ceramicscoati

6、ngsontitaniumalloy(Ti6Al4V)surface,whichcancombinetheexcellentmechanicalpropertyofmetalsubstrateandthegoodbiocompatibilityofbio-ceramicsmaterials,nowisoneofthehottestresearchspotsontheclinicalapplicationofartificialboneimplants.Hydroxyapatite(HA)isthemostmaturestudiedbio-ceramicsmate

7、rialatpresent,whichhasexcellentbiocompatibilityandbone-inducedability.However,asthelargemechanicalpropertydifferencebetweenTi6Al4VandHA,thebondingstrengthbetweensubstrateandcoatingislow,whichisveryhardtoapproach20MPa;ThedissolutionspeedofHAinbodyfluidisfast,whichiseasilyleadtocoating

8、dissolovedas