论文摘要
我国每年由于疾病及交通事故引起的骨骼和牙齿的修复与替换病例逐渐增加。植入体材料的发展已成为我国国民经济的重要组成部分。常用于制作骨骼和牙齿的植入体材料Ti6A14V合金因表面生物活性差,易产生孔蚀,并向肌体释放有害金属离子等缺陷,常导致植入体的失效。因此,对Ti6A14V合金表面进行改性已成为当今植入体材料发展的主要趋势。本文研究了Ti6A14V合金在Hank溶液、Ringer溶液和Tyrode溶液中的电化学行为,并在其表面采用三种电化学方法合成具有良好的生物活性的羟基磷灰石涂层（Hydroxyapatite,简称HA, Ca10（PO4）6（OH）2）,同时对材料进行血液相容性和电化学性能研究。研究结果表明Ti6A14V合金在三种模拟体液中,随着环境温度的升高,热力学稳定性降低,维钝电流密度增大,耐蚀性下降；孔蚀动力学方程为：iHank=1.0756·（t-1.1649）-1/2,iRinger=1.0940·（t-1.4437）-1/2,iTyrode=2.0564（t-0.4568）-1/2。,孔蚀发展过程氯化物盐膜溶解控制；电化学反应的活化能分别为EaHank=45.71KJ/mol、EaRinger=155.1和Ea Tyrode=87.62 KJ/mol,属于化学反应控制。以阴极电化学沉积为基础,采用电化学牺牲阳极法在Ti6A14V合金表面制备HA涂层。HA涂层晶体呈花絮状分布,Ca/P比为1.41,厚度约15gm,结合强度为10.02MPa。通过血小板粘结实验、动态凝血时间曲线和溶血率的测定,HA涂层具有较好的血液相容性。电化学实验表明,HA涂层的耐蚀性比Ti6A14V合金有所提高。为进一步提高HA涂层的结合强度,采用微弧氧化法在Ti6A14V合金表面制备Ti02涂层,再采用阴极恒电位及水热合成法在TiO2涂层表面制备HA涂层。分布有少量圆形微孔的Ti02涂层厚度约为6μm。HA涂层呈片状,Ca/P比为1.669,厚度约为7.5μm。TiO2/HA涂层的结合强度为14.04 MPa,但溶血率为6.02%较牺牲阳极法的4.64%有所下降。电化学性能测试表明TiO2/HA涂层降低了Ti6A14V合金的腐蚀倾向。在此基础上采用交流脉冲电合成法在Ti6A14V合金表面成功制备Ti02和HA弥散分布的复合涂层。对涂层的形貌和成分进行分析,并测试其血液相容性和在三种模拟体液中的电化学性能。HA复合涂层晶体分布呈平整和花簇状结构。平整部分由O、P、Ca和Ti元素组成,Ca/P比为1.671；花簇状部分由O、P和Ca元素组成,Ca/P比为1.668；涂层厚度约为7μm；结合强度为18.29MPa；涂层具有优异的血液相容性和电化学性能。采用扫描电化学方法（SECM）分析HA复合涂层的合成机理。
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摘要Abstract引言1 羟基磷灰石涂层的研究进展1.1 生物材料概述1.1.1 生物材料历史1.1.2 生物材料的分类1.2 钛合金及HA的性能及应用1.2.1 钛合金的性能及其应用1.2.2 HA的性能及应用1.3 涂层制备方法1.3.1 钛基体的表面改性1.3.2 等离子喷涂法1.3.3 热化学反应法1.3.4 仿生法1.3.5 电泳沉积法1.3.6 激光法1.3.7 溶胶-凝胶法1.3.8 电化学沉积法1.3.9 金属基纳米HA陶瓷涂层发展方向1.4 HA涂层的分析检测方法1.4.1 生物相容性测试1.4.2 电化学性能测试1.5 本论文的研究目的和内容2 Ti6Al4V合金在三种模拟体液中的腐蚀行为2.1 实验材料及检测方法2.1.1 实验材料2.1.2 实验方法2.2 实验结果2.2.1 开路电位2.2.2 极化曲线2.2.3 交流阻抗谱图2.2.4 环状阳极极化曲线的测量2.2.5 孔蚀动力学过程研究2.2.6 腐蚀动力学参数计算2.3 Ti6Al4V合金在三种模拟体液中的腐蚀历程2.4 本章小结3 牺牲阳极法制备HA涂层及性能分析3.1 实验方法3.1.1 实验材料3.1.2 涂层的制备3.1.3 HA涂层表面形貌与成分分析3.1.4 结合强度测试3.1.5 血液相容性测试3.1.6 电化学实验3.2 结果与讨论3.2.1 涂层形貌与成分3.2.2 结合强度测试结果3.2.3 液相容性测试3.2.4 电化学实验结果3.3 本章小结2/HA涂层及性能研究'>4 微弧氧化/恒电位法制备TiO2/HA涂层及性能研究4.1 实验方法4.1.1 实验材料4.1.2 涂层的制备4.1.3 涂层形貌和成分分析4.1.4 涂层结合强度测试4.1.5 血液相容性测试4.1.6 电化学实验4.2 结果与讨论2涂层的形貌和成分分析'>4.2.1 微弧氧化后TiO2涂层的形貌和成分分析2/HA涂层的形貌与成分分析'>4.2.2 TiO2/HA涂层的形貌与成分分析2/HA涂层的结合强度'>4.2.3 TiO2/HA涂层的结合强度4.2.4 血液相容性测试4.2.5 电化学实验结果4.3 本章小结2复合涂层及其性能研究'>5 交流脉冲电合成法制备HA与TiO2复合涂层及其性能研究5.1 实验方法5.1.1 实验材料5.1.2 实验方法5.1.3 涂层的形貌与成分分析5.1.4 涂层与基体结合强度测试5.1.5 涂层血液相容性测试5.1.6 电化学实验5.1.7 扫描电化学测试5.2 实验结果与讨论5.2.1 涂层形貌与成分分析5.2.2 结合强度测试结果5.2.3 液相容性测试5.2.4 电化学实验结果5.2.5 扫描电化学测试5.3 本章小结结论参考文献致谢作者简介攻读博士学位期间发表学术论文情况
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