醫用鈦表面微弧氧化生物涂層制備及研究.pdf

1、醫用鈦及其合金作為硬組織植入材料，具有良好的物理化學性能及生物相容性，被廣泛用作骨科替代材料，但是其本身不具備生物活性，難以誘導成骨細胞的攀附分化增殖和促進骨組織整合。如果借助表面改性的方法在鈦表面構筑出一層具有更高生物相容性及生物活性的膜層，彌補鈦基材在生物惰性上的缺陷，對于實現生物材料的短期負載、中長期實用、提升醫用鈦的骨組織整合效率具有重要的現實意義。因此，對醫用鈦表面通過微弧氧化技術改性，改變其表面形貌、化學組成等因素以獲得良好

2、生物相容性、生物活性、耐磨、抗腐蝕的生物活性膜層成為本課題的重要研究方向。
　　本論文通過微弧氧化技術，對鈦表面進行了改性處理，制備出含鈣磷成分的生物陶瓷層。探討了微弧氧化電解質體系、氧化模式與電壓、電流、占空比、脈沖頻率、電解質濃度等之間的關系，及這些因素對微弧氧化膜層形貌、孔隙率、孔洞密度、化學成分、相組成、親水性等的影響。通過對微弧氧化參數的調整和體系的建立實現鈦材料表面生物活性膜層的構筑。主要能容有:(1)通過正交試驗，優

3、化工藝參數，在鈣磷體系中微弧氧化制備多孔膜層;(2)在含磷體系中，探討恒壓和恒流模式分別對膜層形貌、孔隙率、相結構等的影響;(3)考察了活化手段對微弧氧化后表面膜層親水性的影響，降低時間對親水性能的相關程度。研究結果如下:
　　1、通過正交試驗確定了各影響因素對形貌影響的權重順序，依次是濃度、電壓、占空比、脈沖頻率、時間。單因素考察了電參數對形貌、孔洞密度、孔徑、孔隙率的影響規律。隨著電壓升高，微弧氧化制備膜層質量變差伴隨裂紋出現

4、，孔徑隨之增加，孔洞數量隨之減少;隨著占空比的增大孔徑增大，孔隙率先增大后減小，表面網狀結構均一化程度提高;隨著脈沖頻率的變大孔徑反而略有減小，表面相似度有所提高，但對孔洞密度和孔隙率的大小影響較小。
　　2、在恒壓模式下，探討了電解質濃度、脈沖頻率、陰陽極面積比對表面形貌等性能的影響規律。低脈沖頻率可制備相互疊加的火山噴射狀孔洞，可形成直徑在2～10μm的貫通孔，陰、陽極面積比為2時可得到孔隙率適中，又存在疊加孔洞和大量貫通孔的

5、特定形貌。在恒流模式下，探討了電流密度、終止電壓、脈沖頻率、占空比對膜層表面形貌、孔徑、相組成等性能的影響。恒流模式下制備膜層過程中，當dV/dt=0.36～0.42時，膜層增長速度相對較快適合膜層制備。脈沖頻率的增加有利于相組分結晶度的提高，而占空比無此作用，兩者對膜層厚度和表面形貌影響較小。
　　3、微弧氧化改性的試樣表面親水能力有限，但通過紫外活化和堿熱活化的方法，可以在不改變表面形貌的情況下，進一步提高表面的親水性能。實驗