鈦表面二氧化鈦納米管及其Ti-TiO-,2--HA復(fù)合涂層.pdf

1、近年來，鈦憑借良好的生物相容性和力學(xué)性質(zhì)逐漸成為骨科植入材料的首選，廣泛應(yīng)用在臨床硬組織和器官的替換中。為了更好的改進(jìn)其生物學(xué)性能，對(duì)于鈦的表面改性研究也引起了廣大研究者的重視。本文應(yīng)用電化學(xué)陽極氧化方法對(duì)醫(yī)用鈦進(jìn)行表面納米化改性。電解液為以磷酸為活化劑的氫氟酸水體系。通過調(diào)節(jié)電壓、氧化次數(shù)和熱處理在鈦表面制備出不同微觀形貌和晶體結(jié)構(gòu)的TiO2納米管層。測(cè)定了具有納米化改性層的純鈦表面性能，包括表面硬度、彈性模量、表面能和耐腐蝕性等。進(jìn)

2、而應(yīng)用電化學(xué)沉積法在TiO2納米管層表面沉積鈣磷鹽，制備Ti-TiO2-HA多涂層復(fù)合材料。 實(shí)驗(yàn)證實(shí)應(yīng)用電化學(xué)陽極氧化法可以在鈦表面制備出連續(xù)分布，緊密排列，且垂直于鈦表面生長(zhǎng)的TiO2納米管。通過調(diào)節(jié)陽極氧化電壓，在純鈦表面制備出管徑在50-120nm的TiO2納米管；通過兩段式兩次氧化，使得納米管管徑尺寸最大達(dá)到250nm，平均值為200nm。通過調(diào)節(jié)陽極氧化時(shí)間，可控制薄膜厚度在500nm—1000nm之間分布。經(jīng)過X射

3、線衍射(XRD)分析表明：陽極氧化過程得到的氧化膜結(jié)構(gòu)是無定型的TiO2，450℃熱處理后得到銳鈦礦型TiO2，700℃熱處理后得到金紅石型TiO2。且掃描電鏡(SEM)分析表明，熱處理沒有破壞TiO2納米管的管狀結(jié)構(gòu)。接觸角測(cè)試結(jié)果表明，表面只有單一納米管管徑的樣品接觸角隨管徑增大而變小、表面能隨之增大；經(jīng)過450℃熱處理后，TiO2納米管層的表面能較純鈦和未熱處理的納米管表面有所提高。硬度測(cè)試得到，經(jīng)過表面納米化處理以后鈦表面的硬度

4、和彈性模量有明顯的降低。在耐腐蝕性方面，納米化處理以后的樣品較純鈦的耐腐蝕性有所提高，并且單一管徑的納米層的耐腐蝕性是隨管徑增大而增強(qiáng)；450℃熱處理以后TiO2納米層的耐腐蝕性更好。通過恒電壓電化學(xué)陰極沉積，可以在TiO2納米管層表面沉積一層鈣磷鹽，堿熱處理后的該涂層主要成分是HA。涂層厚度為15μm左右；其與基底的結(jié)合力為15MPa左右，達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。 相對(duì)于純鈦表面的骨科植入材料，Ti-TiO2-HA多涂層復(fù)合材料具