微束等离子喷涂氧化锆增韧羟基磷灰石复合涂层.pdf

第29卷第6期 焊 接 学 报 v01．29No．6 2OO J皿e 2008 8年6月TRANSACTIONSOFT}ⅢCmNAⅥ砸LDINGINSrnTl7rnON 微束等离子喷涂氧化锆增韧羟基磷灰石复合涂层 栗卓新， 吴永智， 贺定勇， 赵秋颖 (北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124) 摘要：采用微束等离子喷涂方法，在Ti一6Al一4V基体上制备了羟基磷灰石+氧化锆 (70HA一30z鹏，质量分数，％)复合涂层。将复合涂层置于模拟体液中分别浸泡了3，7， 14，28d并观察表面磷灰石的生长情况以评价涂层生物活性。采用扫描电镜(SEM)和X 射线衍射(ⅪⅢ)分析技术对涂层浸泡前后的表面形貌和相组成进行了研究。结果表 明，涂层中zr02主要以立方相存在；喷涂过程中羟基磷灰石(HA)出现了一定的分解，产 生大量的a—C码(P04)：杂质相。HA涂层熔化效果很好，但涂层中有未熔化的媳颗 粒。涂层在模拟体液中浸泡28d后表面可以形成磷灰石，说明涂层具有很好的生物活 性。 关键词：微束等离子喷涂；羟基磷灰石；氧化锆；复合涂层 术干研 中图分类号：TGl74．442文献标识码：A 文章编号：0篮3—360x(2008)06—0001一04 O 序 言 或梯度涂层已有大量报道，而微束等离子喷涂制备 HA+Z如复合涂层或梯度涂层的报道很少。作者 以HA+YSZ的混合粉末为喷涂喂料，采用MPs方 羟基磷灰石(hydI℃啊印atite，HA)具有良好的生 物相容性和生物活性，近些年来等离子喷涂．HA涂 法制备了70HA一30z—o，(质量分子，％)复合涂层， 层已在外科修复临床上成功应用。为提高姒涂层 并对涂层的相组成、显微结构以及涂层的生物活性 与钛合金基体之间的结合强度，现在多采用等离子 进行了分析。 喷涂制备以氧化钇稳定氧化锆(y晡astabilizedzirco． nia，YSz)增韧的梯度或复合涂层【l。J。这样就在基 1试验材料及方法 体与HA涂层之间引入中间缓冲层，从而调整线膨 胀系数明显提高涂层的结合强度。YSz在喷涂过程 1．1制备粉末和涂层 中形成稳定的四方相(t7相)，成为脆性HA块体间的 试验所用HA粉末粒度为70～105肿，由山东 增强相，其在承载时由应力诱发产生四方氧化锆向 大学提供。YSz(质量分数7％～8％Y2q)粉末粒度 单斜氧化锆(t7一m’)马氏体相变，相变产生的体积40—75胛(北京矿冶研究总院金属材料研究所)。 效应吸收大量的断裂能，产生相变增韧【4J。 微束等离子喷涂(rnjc肛plasrlla印my崦，MPS)方 PrDcess 于Union 01一HD试验型搅拌研磨机(青岛 法是20世纪90年代中后期才发展起来的一种喷涂 联瑞精密机械有限公司)中进行机械球磨，球磨过程 技术[5]，这种方法非常适于喷涂尺寸较小以及薄壁 中使用的缸体、搅拌臂和球料均为Z如陶瓷材料， 的零件。与传统高功率等离子喷涂工艺相比，MPs 球磨助剂为无水乙醇，转速为550r／“n，球磨时间 具有功率低，射流为层流状态、焰流发散角小、工作 2．5h，球磨1．5h后加入2％的分散剂。球磨过程中 噪音低等优点。贺定勇等人【61采用M