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

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【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)等檢測手段研究微弧氧化的最佳制備工藝并進行優(yōu)化試驗;與昆明醫(yī)科大學(xué)合作進行動物試驗研究,通過組織切片、X光照射等手段研究了不同試驗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性能。恒電壓正交試驗及恒電流響應(yīng)曲面設(shè)計以所獲得的膜厚度及耐腐蝕性能為主要考慮指標,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-離子在電場的作用下通過擴散和遷移到達陽極樣品表面而參與成膜；正向電壓及電流越大,微弧氧化過程中放電能量越大,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；時間越長,越有利于鈣磷化合物的形成及羥基磷灰石晶化；膜厚在氧化剛開始時快速增長,隨著氧化時間的延長,膜厚的增長率下降,外部疏松層會隨著氧化時間的繼續(xù)增長而開始脫落,膜層厚度開始下降；頻率越大,單個脈沖放電能量越低,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胞的附著生長,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。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。通過恒電壓正交試驗及其優(yōu)化試驗得出最優(yōu)工藝參數(shù)組合為：電壓500V,電解液Ca/P為1.67,頻率300Hz,時間20min通過恒電流響應(yīng)曲面設(shè)計及其優(yōu)化試驗得出最優(yōu)工藝參數(shù)組合為：正向電流2.5A,微弧氧化時間15min,頻率300Hz,Ca/P為2.5。通過將不同試驗條件下所獲得的微弧氧化陶瓷膜植入日本大耳兔股骨遠端,分別于4W、12W、24W處死動物取樣進行各種檢測。結(jié)果表明：鈦合金微弧氧化樣品植入后,無明顯感染出現(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,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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 潘明強;韋東波;遲關(guān)心;狄士春;;恒流微弧氧化工藝參數(shù)對膜層表面粗糙度的影響[J];材料保護;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;2006年03期

3 錢建剛;李荻;王學(xué)力;郭寶蘭;;硅酸鈉濃度對鎂合金陽極化的影響[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;電流密度對鎂合金微弧氧化過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;2008年02期

9 趙琳;趙晴;雷明俠;杜楠;王帥星;簡志超;張傳波;;氧化時間對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;2009年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 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

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 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;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

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