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亚音速火焰喷涂羟基磷灰石涂层的研究           ★★★
亚音速火焰喷涂羟基磷灰石涂层的研究
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
   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。
文章录入:设备管理    责任编辑:设备管理 
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