生物医用材料钛合金表面改性

1、等离子喷涂和水热法等离子喷涂和水热法一，生物医用材料的介绍二，等离子喷涂介绍及例子三，水热法介绍及例子四，等离子喷涂及水热法优缺点A biomaterial is a nonviable material used in a medical device, intended to interact with biological systems分类分类MetalsCeramicsPolymersComposites以医疗为目的的用于与组织接触以形式功能无生命的材料Metalshighest strength-to-weight ratiocorrosion resistance of meta

2、lsexhibits high hardnessExcellent biocompatibilityBiocompatibility is the ability of a material to perform with an appropriate host response in a specific application生物材料植入体内后机体对植入物发生的反应。物理表面改性方法的一种；热喷涂的一种火焰喷涂（3000K） 等离子喷涂（远远大于3000K）整流电源是向喷枪供给电能的装置；控制柜是控制向等离子喷枪供应冷却水、工作气、送粉气、工作电流及调频电流，能方便地调节水、气和电参数等并

3、加以显示。控制柜中还务有各种保护装置，保证设备正常的工作。喷枪是等离子喷涂设备的核心装置。喷枪产生高温、高速等离子火焰，粉末经送粉器被送入等离子焰中经过熔化加速过程最终喷射到基材表面。喷枪是形成涂层的关键设备。喷枪由阴极、喷嘴（阳极）、朝气道与气室、送粉器、水冷密封、绝缘体及枪体构成。送粉器是贮存和向喷枪供给粉末的装置。水冷系统是向喷枪供给一定压力和足够流量冷却水的装置，供水装置包括增压水泵和热交换器供气系统包括工作气和送粉器的供气系统，主要由气瓶、减压阀、储气筒、流量计等 组成 等离子喷枪结构及喷涂原理示意图等离子喷涂是将材料输送到高温等离子射流中，粉末颗粒在高温等离子射被瞬间加热到熔化或者

4、半熔化状态，并以单个颗粒为单元分别凝固在零件表面形成层片状堆积涂层 应用实例应用实例人工犬股骨杆上制备与人工犬股骨杆上制备与HA-Ti梯形涂层梯形涂层人工犬股骨杆基体材料 钛合金涂层材料 HA和Ti-HA羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HA), 又称羟基磷酸钙，是骨和牙无机质的重要组成部分。骨的无机质由非晶相和晶体相组成，后者即为 HA, 它在成人骨中约占 40wt.%，而在牙釉质、牙本质和水泥质中分别占 95wt.%, 75%和 35%。HA 的 Ca/P 比为 1.67, 但人体所含的 HA 并非是严格化学计量比的。Ti + Ti +A groupTi + Ti +V HA+

5、Ti +A HA+ Ti +v 生物医用合金生物医用合金Ti13Nb13Zr 喷涂陶瓷喷涂陶瓷涂层涂层基体材料 Ti13Nb13Zr（它具有优异的生物相容性，低的弹性模量和良好的耐蚀与耐磨性能，且强度变化范围很大）涂层材料Al2O313 wt%TiO2 (AT) 7 wt% 氧化钇稳定氧化锆(YSZ) 水热法(Hydrothermal Synthesis)，是指在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。在水热条件下，水既作为溶

6、剂又作为矿化剂，在液态或气态还是传递压力的媒介，同时由于在高压下绝大多数反应物均能部分溶解于水，从而促使反应在液相或气相中进行。水热法近年来已广泛应用于纳米材料的合成，与其它粉体制备方法相比，水热合成纳米材料的纯度高、晶粒发育好，避免了因高温煅烧或者球磨等后处理引起的杂质和结构缺陷。 水热法常用氧化物或者氢氧化物或凝胶体作为前驱物，以一定的填充比进入高压釜，它们在加热过程中溶解度随温度升高而增大，最终导致溶液过饱和，并逐步形成更稳定的新相。反应过程的驱动力是最后可溶的前驱体或中间产物与最终产物之间的溶解度差，即反应向吉布斯焓减小的方向进行二氧化钛中空球的制备二氧化钛中空球的制备纯钛（CPTi）

7、作为基体材料TiOSO4与HCL溶液的混合液和经过处理的聚苯乙烯磺酸钠溶液（内有ps球）钛片加入电阻炉中在 430C 下煅烧 30分钟，除去其内部的 PS 球常温下放入四氢呋喃（THF）溶液中浸泡 2h，使其PS 完全溶于四氢呋喃，然后 65C 通风环境下挥发溶液，使其基体表面完全干燥溶解了 PS 的四氢呋喃挥发不完全，球壳内部会产生残留；挥发温度过高时，中空球内外渗透压增大，达到一定的程度后可能会对球壳造成冲击，甚至产生裂纹。二氧化钛纳米棒的制备二氧化钛纳米棒的制备纯钛（CPTi）作为基体材料三氯化钛(TIC13)溶液，去离子水和NaCl溶液配制水热前驱液加入预处理的钛片高压反应釜（水热反应）退火处理1等离子喷涂优点：沉积速度高，厚度大，成本低。涂层粗糙度比较大，作为固体或者是修复材料是有利的。在钛基体上制备生物涂层，不仅克服了钛或者及其合金在体内的离子释放及抗磨损较差的特点，而且提高了生物活性。缺点：有些涂层特别