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亚音速火焰喷涂羟基磷灰石涂层的研究 |
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| 亚音速火焰喷涂羟基磷灰石涂层的研究 |
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作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2008-5-6 19:51:11  |
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摘要 探讨了亚音速火焰喷涂技术制备生物材料复合涂层的新方法。以Ti6A14V为基体，选用纯钛作为打底层材料，工作层喷涂生物活性材料羟基磷灰石，形成复合涂层。热震试验与涂层的抗拉强度试验表明，打底层与基体的结合强度与Ni／Al粉打底层时大致相当，打底层主要形成了TiN、TiO2、Ti2O3相，可作为生物材料，无毒无副作用。工作层粉末HA在喷涂时，发生了部分分解，但可以通过后处理来解决。
关键词：亚音速火焰喷涂，羟基磷灰石，涂层
金属基羟基磷灰石涂层（简称HAP）是生物医学材料近年来国内外研究的热点，以金属为基，在其表面形成HAP，二者复合植入，使材料整体既具有足够的强度和韧性，表面又具有生物活性，用于种植牙、骨植入等，是非常有前途的生物医学复合材料。
近年来，国内外在制备生物医学复合涂层方面探索出很多方法，如电沉积[1]、激光涂覆[2]、化学反应合成[3]、等离子喷涂和爆炸喷涂[4、5、6]等，其中采用等离子喷涂方法，在临床中得到应用。该种方法，在钛及不锈钢基材表面喷涂羟基磷灰石粉末，形成HAP涂层，可获得较高的涂层结合强度，但由于等离于喷涂温度高，易造成HAP分解。选择一种涂层界面结合强度能满足要求，喷涂温度适中的制备涂层的新方法是非常必要的。
本试验采用亚音速火焰喷涂的方法，探讨制备金属基HAP的新工艺。由于亚音速火焰喷涂，具有火焰温度低、粒于飞行速度快的特点，加之在工件与HAP之间选择合适的过渡层，可获得较高的涂层结合强度，又可使HAP不发生或少发生分解。该方法研究在国内外少见报导。
1实验方法
喷涂设备采用CP—1000型亚音速喷涂枪，喷涂粉末为采用湿法合成的HA，其相分析见图l－a，粒子尺寸小于37 µm，打底层粉采用 Ni／AI、Ti粉和Ti70％＋HA30％，粒子尺寸44µm。基材为Ti6A14V，试样尺寸为15mm×15mm×3mm。喷涂时，打底层厚度为0．lmm左右，涂层整体厚度为0．2mm～0．3mm。通过热震试验比较不同打底层粉与基体的结合强度的差异。热震试验在马弗炉中进行，试验温度为700℃，试样在炉中保温10min，取出水淬，如此反复，当涂层表面有1／3损坏，定为夫效。涂层结合强度按GB／T8642－1988标准，通过CSS——2210型电子万能试验机测定。采用X衍射相分析测定涂层相结构，扫描电镜观察喷涂表面形貌特征。
2实验结果及分析
2.1涂层结合强度
涂层热震试验结果为以纯钛为打底层的 HAP涂层热震失效次数为 37，以N iAl为打底层的 HAP涂层失效次数为39。二者热震失效次数差异不大。
测定以Ti为打底层的涂层与基体拉伸强度为20. 17MPa，其结合强度小于等离子喷涂涂层的典型结合强度（30～70MPa），与电弧喷涂（10～20MPa）大致相当，大于火焰喷涂（5～10MPa）的结合强度。以Ti70％＋HA30％作为一次性粉末喷涂后，涂层拉伸强度测定为10 MPa，说明H A粉的加入，涂层的拉伸强度下降，一次性喷涂效果不佳。以Ti为打底层，工作层为HAP时，拉伸试样多断在打底层与工作层之间，拉伸强度为16.57 Mpa。
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