低缺陷硅灰石涂层制备及其在化力学交互影下的作用机理研究

• 作 者: 梁佳春
• 机 构: 华东理工大学
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 硅灰石涂层 力学性能 化力学 交互作用 微观结构 钛合金 等离子喷涂

利用等离子喷涂技术在钛合金表面沉积的硅灰石涂层具有较高的结合强度,而且还具有优良的生物活性和生物相容性,是潜在的骨替代材料。硅灰石涂层植入生物体内后,发生溶解和降解以诱导生成骨组织,为防止涂层在体液环境和承载环境双重作用下过快溶解消失,需要提高涂层的结晶度和力学性能以及减少涂层中的缺陷。　　
本文通过等离子焰流对基体预热,研究了基体温度对单个硅灰石粒子扁平化规律,及涂层结晶度、微观结构、力学性能和溶解度的影响。在此基础上,研究了化力学交互作用对涂层微观结构和溶解行为的影响,对于保障硅灰石涂层的服役安全性具有重要意义。　　
研究发现当基体温度为室温时,沉积的单个熔融粒子与基体碰撞后发生严重的溅射现象,而当基体温度超过115℃时,扁平粒子呈现规则的圆盘状。扁平粒子的平均裂纹间距随基体温度升高逐渐增大。不同基体温度沉积的涂层截面微观结构相似,存在层间间隙和孔隙。随基体温度升高,涂层结晶度呈增加趋势,相反,涂层孔隙率和溶解度呈下降趋势,而涂层硬度和弹性模量呈先增加后降低的趋势。平行喷涂方向的涂层硬度和弹性模量小于垂直喷涂方向的硬度和弹性模量。随着基体温度升高,涂层硬度与弹性模量比值略微减小,涂层韧性增强。　　
拉应力外加载荷促进硅灰石涂层的溶解,从而促进涂层表面磷灰石的生成。压应力外加载荷抑制涂层表面的溶解,从而抑制涂层表面磷灰石的生成,但是使得脆性硅灰石涂层截面发生严重脱落,溶液从脱落区域渗入涂层,从而加剧涂层内部的溶解。