超声微弧氧化在医用钛合金表面制备生物活性涂层

材料热处理学报, 2016, 37(10): 159-171.

超声微弧氧化在医用钛合金表面制备生物活性涂层

王静 ^1, , 张爱琴 ^2, , 许健伟 ^3, , 张文博 ^4, , 李慕勤 ^5,

1.佳木斯大学黑龙江省高校生物医学材料重点实验室,黑龙江佳木斯,154007

2.佳木斯大学黑龙江省高校生物医学材料重点实验室,黑龙江佳木斯,154007

3.佳木斯大学黑龙江省高校生物医学材料重点实验室,黑龙江佳木斯,154007

4.佳木斯大学黑龙江省高校生物医学材料重点实验室,黑龙江佳木斯,154007

5.佳木斯大学黑龙江省高校生物医学材料重点实验室,黑龙江佳木斯,154007

基金项目: 佳木斯大学交叉项目(12J201502) 黑龙江省大学生科技创新项目(102222015771) 佳木斯大学科技创新团队(Cxtdpy-2016-01) 黑龙江省自然科学基金重点项目(ZD2016-001) 国家自然科学基金(31370979)

关键词：超声微弧氧化 , 生物涂层 , 溶液浓度 , pH值

Bioactive coatings prepared on medical titanium alloy surfaces by ultrasonic UMAO technique

Keywords： ultrasonic micro-arc oxidation , bioactive coating , solution concentration , pH values

采用超声微弧氧化技术(UMAO)在医用Ti-3 Zr-2 Sn-3 Mo-25 Nb钛合金表面制备生物活性涂层,并研究了磷酸盐电解液浓度和pH值对涂层表面形貌、涂层成分、孔隙率、及涂层厚度的影响.结果表明:涂层主晶相由金红石(Rutile)和锐钛矿(Anatase)结构的TiO2相组成,涂层较无超声辅助涂层更致密均匀,与基体具有更高的结合强度.电解液中磷酸盐浓度和pH值增大时,阳极表面吸附阴离子磷酸氢根和OH-能力提高,从而易于钙盐胶体微粒发生电泳沉积过程.沉积于表面的钙、磷离子再经超声空化、微射流和微弧高温烧结过程扩散进入涂层内部,有利于提高涂层的生物活性.当磷酸盐浓度为0.18 mol/L,电解液pH值为4.9时,涂层厚度达76 μm,孔隙率为22％,结合力为1.3N,涂层表面分布大量微孔(3～10 μm),为成骨细胞粘附生长提供较好空间.

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