钛合金人工关节材料的生物表面的等离子喷涂

[ 信息发布:本站 | 时间:2023-05-25 | 浏览:582 ]



随着当代科学技术的发展,热喷涂技术已经成为一项综合性的高技术。它不仅是表面工程技术的一个重要组成部分,而且将成为直接制造具有特殊性能、特殊形状的零部件和产品的工艺技术手段。热喷涂技术是一种复合技术,它利用各种不同热源,将欲喷涂的各种材料如金属、合金、陶瓷、塑料及其各类复合材料加热至熔化或熔融状态,借助气流高速雾化形成“微粒雾流”沉积在已经预处理的工件表面形成堆积状,与基体紧密结合的涂层,称之为喷涂层。而将某些喷涂层在喷涂的同时或随后进行重熔处理形成的冶金结合特征的涂层称之为喷熔层或重熔层。

等离子喷涂(plasmaspraying)是热喷涂的一种,是将金属或非金属粉末送人刚性非转移型等离子弧焰流中加热到熔化状态,并随等离子焰流高速喷射并沉积到预先经过处理过的工件表面上,从而形成一种具有特殊性能的涂层。等离子喷涂时的焰流温度高,能量集中,能熔化在高温下不发生分解的各种高温粉末材料,可以获得各种性能的涂层。等离子喷涂得到的涂层平整光滑,可以精确控制厚度。涂层空隙率低,结合度高,涂层空隙率可控制在~10%,结合强度可达60~70N/mm2,涂层氧化物和杂质含量少,对工件的热变形影响小,棊体组织不会发生变化。

Ti6Al4V合金表面喷涂羟基磷灰石涂层被认为是在整形外科和牙科领域中*有希望的生物植入材料,这种材料具有优异的生物相容性和良好的力学性能。全髋关节和牙科植入的临床实验表明,金属T16A14V合金表面喷涂羟基磷灰石涂层能得到满意的结果,因为在涂层表面能形成新生骨。对磷酸钙生物陶瓷和含有质量分数低于60%的生物玻璃的生物活性研究发现,其生物活性比纯HA要好。在人体体液中,生物玻璃要经历整个生物学过程,包括生物溶解和生物降解,磷灰石结晶沉淀,并*终在植人体表面形成骨组织。为了提高HA的生物活性并保持足够的结合强度,许多学者在Ti6Al4V合金表面进行了一系列的HA/BG组分涂层的研究,其得到的涂层的结合强度可以满足植入的要求。在随后的人体体液中发现,Ti6Al4V合金表面的纯羟基磷灰石的结合强度减少了40%,而BG涂层在湿润度低的环境下保持稳定,而在湿润度高的环境下结合强度也损失了40%。而HA/BG混合涂层则在两种成分下都要好于单一的HA涂层和BCr涂层。

等离子喷涂在表面形成耐磨涂层,可以有效地提高钛合金表面性能。另外,通过表面形成具有生物相容性的HA涂层和生物玻璃,可以提高材料的生物活性。研究等离子喷涂,在钛合金表面形成HA,提高表面的生物活性并保持足够的结合强度,防止材料的表面脆性,是一个巨大的挑战。


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