医用梯度复合HA/TiN涂层的制备与表征研究

发布时间：2022-09-17 13:35

　　相较于不锈钢和钴基合金,Ti-6Al-4V合金拥有更接近生物骨的密度、弹性模量、更高的比强度、能耐体液的腐蚀以及良好的生物相容性,广泛应用于人工关节、接骨板等医疗器件。然其耐磨性差导致的骨溶解、无菌性松动;表面不具有生物活性,无法诱导新骨生长形成骨性结合;Al、V等有害离子的释放诱发感染等问题仍亟待解决。据此,本文采用磁控溅射技术在Ti-6Al-4V合金表面沉积羟基磷灰石（HA）涂层来改善其生物活性,并在HA与Ti-6Al-4V合金之间引入致密耐磨层TiN,以达到增强基体耐磨性并阻碍金属离子释放的目的。最后对TiN、HA/TiN涂层的表面成分、形貌、物相组成、界面结构、力学性能、耐腐蚀性、生物摩擦学性能及涂层的生物降解等性能进行分析测试,综合评价Ti-6Al-4V合金表面沉积TiN及HA/TiN涂层后的性能。研究发现,采用反应磁控溅射沉积TiN过渡层时,其颜色不仅仅取决于Ti靶的溅射功率,也与氮气的分压息息相关,当溅射功率与氮气分压的比值介于13.45-13.88时可获得金黄色的TiN涂层;此时,TiN涂层表面结构均匀、致密而无裂纹等缺陷,表面粗糙度仅为5.8nm,TiN沉积速度约为8... 

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 医用钛合金及其表面改性
    1.3 钛合金表面HA涂层改性及其研究现状
    1.4 制备HA涂层的难点
    1.5 TiN涂层的制备、性能及研究现状
    1.6 本文研究内容
2 实验材料及实验方案
    2.1 实验材料及设备
    2.2 实验方案
    2.3 涂层的测试表征
3 过渡层TiN的工艺优化
    3.1 TiN涂层的颜色
    3.2 TiN涂层颜色差异分析
    3.3 TiN涂层的微观形貌及机械性能
    3.4 本章小结
4 HA/TiN涂层的成分和微观结构
    4.1 热处理对HA/TiN涂层物相组成的影响
    4.2 不同工艺参数下HA/TiN涂层的XRD图谱
    4.3 不同工艺参数下HA/TiN涂层的AFM图谱
    4.4 HA/TiN涂层的成分、表面及断面结构
    4.5 单一TiN及HA涂层的表面裂纹分析
    4.6 本章小结
5 HA/TiN涂层的力学、电化学及生物降解性能
    5.1 HA/TiN涂层的内应力
    5.2 HA/TiN涂层的界面结合力
    5.3 HA/TiN涂层的耐磨性
    5.4 HA/TiN涂层的电化学性能
    5.5 HA/TiN涂层的模拟体液浸泡
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
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[2]中国医疗器械用钛合金材料研发、生产与应用现状分析[J]. 于振涛,张明华,余森,刘春潮,汶斌斌,张亚峰.  中国医疗器械信息. 2012(07)
[3]对“十二五”时期我国家用医疗器械产业发展的思考[J]. 谢俊祥.  中国医疗器械信息. 2012(04)
[4]关节置换植入物用材料临床应用现状及发展趋势[J]. 梁芳慧.  材料科学与工程学报. 2009(01)
[5]钛合金表面磁控溅射制备HA/YSZ梯度涂层[J]. 林东洋,赵玉涛,甘俊旗,程晓农,戴起勋.  材料工程. 2008(05)
[6]磁控溅射羟基磷灰石薄膜的研究现状与展望[J]. 杨名宇,陈敏,李长敏,张庆瑜.  材料导报. 2006(04)
[7]医用钛合金的发展及研究现状[J]. 宁聪琴,周玉.  材料科学与工艺. 2002(01)
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硕士论文
[1]磁控溅射技术制备HA/YSZ/PI生物复合材料[D]. 罗平辉.江苏大学 2006



本文编号：3679321