T羥基磷灰石研究C4鈦合金微弧氧化-水熱合成.pdf

1、采用微弧氧化法在 TC4鈦合金表面制備了含鈣磷元素的氧化膜，對氧化膜進行水熱處理使其表面生成一層羥基磷灰。研究了電解液配方、電參數(shù)對微弧氧化膜層厚度、粗糙度、鈣磷含量和鈣磷比的影響；研究了水熱處理參數(shù)對膜層表面羥基磷灰石生長的的影響，并對水熱處理后膜層的截面形貌進行了研究；并將微弧氧化試樣和微弧氧化水熱處理試樣在模擬體液中浸泡對其生物活性進行初步評價。
　　結果表明，氧化膜的厚度、粗糙度隨次亞磷酸鈣濃度的增加而增加，隨乙酸鈣濃度的

2、增加呈先增加后減少趨勢；增大電流密度、占空比會使氧化膜厚度、粗糙度增加，厚度和粗糙度隨著頻率的增加而降低。電參數(shù)對氧化膜中鈣磷相對含量有重要影響：氧化膜中的鈣磷相對含量、鈣磷摩爾比隨著電流密度的增加而增加，隨著占空比的增加鈣磷相對含量、鈣磷摩爾比也逐漸增加，隨著頻率的增加膜層中鈣含量降低，磷含量基本不變，鈣磷比降低。向電解液中加入EDTA二鈉，會大幅度提高膜層中鈣的相對含量以及鈣磷摩爾比。當向電解液中加入10 g/L EDTA二鈉，膜層

3、中鈣相對含量可提高到10.46％，鈣磷摩爾比可提高到1.61%。電解液中次亞磷酸鈣為5g/L，乙酸鈣為50 g/L，EDTA二鈉10g/L；電流密度7A/dm2，占空比50%，頻率500Hz，氧化時間15min。在鈦合金表面獲得厚度15μm，粗糙度1.5μm左右，且鈣含量在12%左右、磷含量在7%左右、鈣磷摩爾比在1.6-1.7之間的氧化膜層。
　　膜層性能分析結果表明，氧化膜表面均勻分布著直徑為2-3μm的孔洞，其形狀類似火山噴

4、發(fā)狀。膜層主要由Ca、P、O、Ti元素組成，氧化膜主要由金紅石和板鈦礦TiO2組成，并含有大量的非晶相。
　　水熱處理制備羥基磷灰石受水熱處理溫度、處理時間、水熱介質(zhì)pH值影響。溫度對氧化膜表面羥基磷灰石生成量有重要影響，水熱處理溫度低于200℃，膜層表面生成細柱狀的羥基磷灰石晶體，而且生成量較多。當溫度超過200℃，膜層表面粉化較嚴重。提高水熱處理時間有利于膜層表面羥基磷灰石的長大，可以提高膜層表面羥基磷灰石的生成量，但水熱時間

5、處理時間太長會使膜層截面出現(xiàn)裂紋，水熱處理時間為4小時膜層截面完整沒有裂紋出現(xiàn)。隨著水熱介質(zhì)pH的增加，膜層表面上生成的羥基磷灰石越來越多，pH=12表面上羥基磷灰石覆蓋量最多。水熱處理溫度為160℃、處理時間4小時、水熱處理介質(zhì)pH=12時，可在膜層表面生成一層短柱狀形貌的羥基磷灰石層。當向水熱處理介質(zhì)中添加1g/L乙酸鈣時，除了在膜層表面生成一層羥基磷灰石外，還在膜層表面生成了一層均勻分布的具有柱狀形貌的α-磷酸鈣。
　　微弧