PDF《医用钛合金表面改性研究进展 3》

二是从材料表面 着手 ,采用表面工程的方法对钛合金进行表面改性 ,使钛合金的 综合性能大幅度提高 ,从而更适合于医学应用的要求.基于此 , 近年来钛合金表面改性已成为生物材料学科最活跃、 最引人注 目和发展最迅速的领域之一. 钛合金表面技术的发展大致经历了

3 个阶段[34 ,35 ] :一是以 电镀、 热扩散为代表的传统表面技术阶段 ;

二是以等离子体、 离 子束、 电子束的应用为标志的现代表面技术阶段 ;

三是现代表面 技术的综合应用和膜层结构设计阶段.为了提高钛合金种植体 的表面活性 ,改善钛合金的耐磨损和耐腐蚀性能 ,可通过多种表 面改性的方法来实现.

1 提高生物活性的钛合金表面改性 为了改善医用钛合金的生物活性 ,提高其血液相容性 ,通常 是在钛合金表面制备一层生物活性陶瓷涂层.业已研究的生物 活性陶瓷涂层体系主要有羟基磷灰石 ( HA) 、 氟磷灰石 ( FA) 、 β

2 磷酸 三钙(β 2TCP) 、 Na2 O2CaO2SiO22P2 O5 生物玻璃、MgO2 CaO2SiO2 生物玻璃和β 2钙硅石(CaO2SiO2 ) 生物玻璃等 ,其中对 前3种陶瓷涂层研究较深入.目前 ,生物陶瓷涂层制备方法主 ・

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3 ・ 医用钛合金表面改性研究进展/ 黄伟九等 要有 :等离子喷涂法、 电泳沉积法、 离子束溅射法、 浸渍涂层法、 射频磁控溅射法、 离子束动态混合法、 激发物激光沉积法、 溶胶2 凝胶法、 仿生溶液生长法、 整合2烧结法和浸涂2烧结法等. 1.

1 羟基磷灰石( HA) 涂层 羟基磷灰石是构成人体硬组织(如骨和牙齿) 的主要无机成 分 ,占人骨无机成分的

77 % ,齿骨中高达

97 % ,其分子式为 Ca10 (PO4 )

6 (O H)

2 ,晶体属六方晶系.羟基磷灰石涂层对人体 无毒、 无害、 无致癌作用 ,具有很好的生物相容性和生物活性 ,其 表面可与生理环境发生选择性的化学反应 ,诱导和促进新生骨 组织在其表面生长 ,使机体长入羟基磷灰石涂层的金属种植体 表面孔洞 ,在界面上与骨形成牢固的化学结合 ,并能抑制金属离 子从种植体中释放到周围骨组织[36 ,37 ] . Yung2Chin Yang[38 ] 采用等离子喷涂法在钛合金表面制备 羟基磷灰石涂层 ,研究了羟基磷灰石涂层的应力状态和应力分 布 ,着重考查了涂层表面和涂层与基体界面处的残余应力状态 , 发现在等离子喷涂过程中涂层温度和不同的冷却介质对羟基磷 灰石涂层的残余应力状态有重要的影响.L. Clè ries[39 ] 研究了 激光熔覆羟基磷灰石生物陶瓷涂层在 Hank'

s 溶液中的溶解特 性 ,并通过 X 射线衍射、 扫描电镜和傅里叶变换拉曼光谱仪考 察了浸入溶液前后涂层的特性.试验发现 :在Hank'

s 溶液中 浸泡

5 天后 ,涂层表面形貌及微观组织基本没有发生变化.A. Stoch[40 ] 选用 Ca(NO3 )

2 ・

4 H2 O 和(N H4 )

3 PO4 ・

3 H2 O 作为溶 胶液 ,采用溶胶2凝胶法在纯钛和 Ti26Al24V 合金表面制备 HA 涂层来提高钛合金的生物活性.K. A. Khor[41 ] 采用高速氧焰燃 烧喷涂法( High velocity oxy2fuel spray technique , HVOF) 在钛 合金表面制备 HA 生物陶瓷涂层 ,揭示了生物陶瓷涂层的工艺 参数、 微观结构及机械性能之间的关系. 目前临床用钛基 HA 涂层存在的问题是涂层和基体的界 面结合不牢固和涂层内的残余应力 ,随着植入时间的延长 ,涂层 易脱落 ,且生物稳定性较差.为了提高 HA 涂层与基体的结合 强度 ,张亚平等[42 ,43 ] 开展了激光合成与涂覆 HA 生物陶瓷涂层 同步进行的激光熔覆法的研究 ,并将稀土引进生物陶瓷中 ,大大 提高了界面结合强度.Bang2Yen Chou[44 ,45 ] 研究了 ZrO2 增强 羟基磷灰石复合涂层和 ZrO2 过渡层对羟基磷灰石 ( HA) 涂层 和钛合金基体结合强度的影响 ,发现界面结合强度由未加过渡 层时的 28.