本文關(guān)鍵詞：鈦合金TC4基多孔生物陶瓷膜層的微弧氧化工藝及生物性能研究

  更多相關(guān)文章： 鈦合金 微弧氧化 最優(yōu)工藝參數(shù) 生物性能

【摘要】：本文利用微弧氧化技術(shù)在Ti6A14V (TC4)合金表面原位生成陶瓷膜層。通過(guò)X射線能譜分析儀(EDS)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)等檢測(cè)手段研究微弧氧化的最佳制備工藝并進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn);與昆明醫(yī)科大學(xué)合作進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)研究,通過(guò)組織切片、X光照射等手段研究了不同試驗(yàn)條件下獲得的微弧氧化陶瓷膜生物相容性以及早期骨愈合促進(jìn)性能。恒電壓正交試驗(yàn)及恒電流響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)以所獲得的膜厚度及耐腐蝕性能為主要考慮指標(biāo),正向電壓及正向電流越大,膜越厚,所獲得膜層越粗糙；而耐腐蝕性能主要與頻率及正向電壓和電流以及時(shí)間有關(guān)；電解液濃度越高,在微弧氧化產(chǎn)生的局部高溫高壓作用下,電解液中更多的Ca2+、PO43-離子在電場(chǎng)的作用下通過(guò)擴(kuò)散和遷移到達(dá)陽(yáng)極樣品表面而參與成膜；正向電壓及電流越大,微弧氧化過(guò)程中放電能量越大,導(dǎo)致微弧氧化膜層被二次甚至多次擊穿,表面微孔徑增大,熔融物增多,使得膜層表面變得更加粗糙；時(shí)間越長(zhǎng),越有利于鈣磷化合物的形成及羥基磷灰石晶化；膜厚在氧化剛開(kāi)始時(shí)快速增長(zhǎng),隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng),膜厚的增長(zhǎng)率下降,外部疏松層會(huì)隨著氧化時(shí)間的繼續(xù)增長(zhǎng)而開(kāi)始脫落,膜層厚度開(kāi)始下降；頻率越大,單個(gè)脈沖放電能量越低,膜厚度越小,膜層表面生成的微孔洞越小,膜層也越均勻,當(dāng)經(jīng)微弧氧化處理之后,鈦表面較高的粗糙度以及孔隙率有利于成骨細(xì)胞的附著生長(zhǎng),膜層中Ca/P含量隨頻率的增大而上升,膜層中的金紅石是二氧化鈦的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),在高溫下由銳鈦礦轉(zhuǎn)化而來(lái)。恒電壓微弧氧化及恒電流微弧氧化所獲得的膜層規(guī)律相差甚微,但恒電流微弧氧化獲得的膜層表面更為均勻。通過(guò)恒電壓正交試驗(yàn)及其優(yōu)化試驗(yàn)得出最優(yōu)工藝參數(shù)組合為：電壓500V,電解液Ca/P為1.67,頻率300Hz,時(shí)間20min通過(guò)恒電流響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)及其優(yōu)化試驗(yàn)得出最優(yōu)工藝參數(shù)組合為：正向電流2.5A,微弧氧化時(shí)間15min,頻率300Hz,Ca/P為2.5。通過(guò)將不同試驗(yàn)條件下所獲得的微弧氧化陶瓷膜植入日本大耳兔股骨遠(yuǎn)端,分別于4W、12W、24W處死動(dòng)物取樣進(jìn)行各種檢測(cè)。結(jié)果表明：鈦合金微弧氧化樣品植入后,無(wú)明顯感染出現(xiàn),不發(fā)生骨吸收現(xiàn)象,植入后,有新生骨細(xì)胞,并逐漸形成鈦合金植入材料與股骨的生物結(jié)合-骨生長(zhǎng),表現(xiàn)出良好的生物活性。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 潘明強(qiáng);韋東波;遲關(guān)心;狄士春;;恒流微弧氧化工藝參數(shù)對(duì)膜層表面粗糙度的影響[J];材料保護(hù);2009年07期

2 龐鵬沙;陳柳珠;李衛(wèi);;醫(yī)用鈦基生物活性材料研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年03期

3 錢(qián)建剛;李荻;王學(xué)力;郭寶蘭;;硅酸鈉濃度對(duì)鎂合金陽(yáng)極化的影響[J];材料科學(xué)與工藝;2006年01期

4 梁芳慧,周廉;鈦和鈦合金生物活化研究現(xiàn)狀[J];稀有金屬材料與工程;2003年04期

5 劉芳,劉詠,周科朝,黃伯云;電沉積-水熱合成法制備的生物陶瓷涂層與基體界面結(jié)合強(qiáng)度的研究[J];稀有金屬材料與工程;2004年01期

6 王亞明,蔣百靈,雷廷權(quán),郭立新,曹躍平;Na_2SiO_3系溶液中Ti6Al4V微弧氧化陶瓷膜的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能[J];稀有金屬材料與工程;2004年05期

7 郭洪飛,安茂忠,徐莘,霍慧彬;電流密度對(duì)鎂合金微弧氧化過(guò)程及氧化陶瓷膜性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2005年10期

8 韓建業(yè);于振濤;周廉;;溶膠凝膠法制備羥基磷灰石/TiO_2復(fù)合生物活性涂層的研究[J];硅酸鹽通報(bào);2008年02期

9 趙琳;趙晴;雷明俠;杜楠;王帥星;簡(jiǎn)志超;張傳波;;氧化時(shí)間對(duì)鈦合金微弧氧化膜性能的影響[J];電鍍與精飾;2013年04期

10 蒙曉涓;李衛(wèi)京;崔世海;韓建民;;Ti6Al4V合金微弧氧化陶瓷膜的組織結(jié)構(gòu)研究[J];航空材料學(xué)報(bào);2009年02期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張其翼;鈦基表面鈣磷涂層的制備和生物活性研究[D];四川大學(xué);2003年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 徐威;溶膠—凝膠法在多孔鈦表面合成羥基磷灰石/二氧化鈦生物復(fù)合薄膜[D];湖南大學(xué);2006年

2 倪嘉樺;微弧氧化法制備鈦基羥基磷灰石生物陶瓷膜研究[D];青島科技大學(xué);2007年

3 孫茂堅(jiān);微弧氧化制備Ti6Al4V生物薄膜的工藝研究[D];江蘇大學(xué);2009年

4 張曉丹;鈦合金微弧氧化HA膜及生物組織相容性研究[D];吉林大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1192623