AP40生物活性玻璃陶瓷HVOF喷涂层的结构和性能-北京工业大学学报.PDF

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AP40生物活性玻璃陶瓷HVOF喷涂层的结构和性能-北京工业大学学报

第35卷第3期 北京工业大学学报 V01.35No.3 2009年3月 OF Mar.2009 JOURNALBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY 贺定勇1,赵力东2 (1.北京工业大学材料科学与工程学院。北京100124;2.亚琛工业大学表面工程研究所,德国亚琛D一52070) 摘要:采用高速火焰(HVOF)喷涂技术,在Ti6A14V基体上制备了AP40玻璃陶瓷涂层.利用光学显微镜、 SEM和XRD对喷涂层形貌、显微组织结构和相组成进行了研究.探讨了热处理工艺对涂层组织结构及其性能 EN 的影响.按德国DIN 582一1994标准进行涂层的拉伸强度试验.结果表明:HVOF喷涂AP40玻璃陶瓷涂层 具有层状结构,含有少量孔隙和未熔化的颗粒;涂层主要由羟基磷灰石、氟磷灰石、硅灰石、方石英及部分玻璃相 组成,喷涂工艺对涂层的孔隙率有较大的影响;合适的热处理工艺可提高涂层的结晶度,使涂层变得致密。使孔 隙明显减少,使涂层结合强度得到明显提高. 关键词:生物活性玻璃陶瓷;高速火焰喷涂;涂层 174 中图分类号:TQ174;TG 文献标识码:A 生物活性材料包括不同成分的生物活性玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷以及复合材料….采用涂层技术,在金 属基体的表面制备涂层,将金属材料优良的力学性能与陶瓷材料的生物活性相结合,是应用陶瓷材料的一 个有效途径[2-3J.在众多涂层技术及涂层材料中,等离子喷涂HA陶瓷,是目前最为常用并且被广为研究 比,涂层与金属基体间的结合强度更高,并表现出更好的生物活性[4|.目前采用HVOF喷涂HA生物活性 涂层的研究较多【5。8 J,而采用HVOF制备生物活性玻璃与玻璃陶瓷涂层的研究却鲜有报道.本文采用 HVOF喷涂方法制备了AP40玻璃陶瓷涂层,对涂层的显微结构和相组成进行了分析,考察了喷涂工艺参 数对涂层结合强度和显微硬度的影响,并探讨了热处理工艺对涂层组织结构及其性能的影响. 1试验内容 试验用粉末为等离子体球化处理的AP40玻璃 陶瓷粉,形貌如图l所示,其化学成分见表1.AP40 玻璃陶瓷粉末的制备是采用试剂纯级CaO·Si02、Ca3 (P04)2或Calo(P04)6(OH)2、Na2C03、Ca5(P04)3F、 560~ CaO·MgO·2Si02及少量其他粉末混合,于1 1600℃的中性至氧化气氛的铂坩锅中熔化,并在蒸 馏水中淬冷,经球磨破碎、筛分后获得.粉末粒度为 g/cm3.基材为Ti6A14V合 45~90弘m,密度为2.87 图1 AP40玻璃陶瓷粉末sEM形貌 金,喷涂前进行喷砂粗化处理(R口=9.0~12.0弘m).SEM ofAP40 Fig.1 m。rphologyglass-ceramicpowder 收稿日期:2007—07.03. 基金项目:北京市教委科技发展计划重点资助项目(KZ200610005002);2006年度留学人员科技活动择优资助项目 作者简介:贺定勇(1970一),男。贵州锦屏人,教授. 万方数据 第3期 贺定勇,等:AP40生物活性玻璃陶瓷HVOF喷涂层的结构和性能 375 采用Sulzer.MetcoDJHybrid喷涂设备进行 表2 HVOF喷涂工艺参数 HVOF喷涂试验.通过改变喷涂距离、丙烷和氧 Table2 forHVOF Sprayparameters process 气流量考察喷涂工艺参数对涂层孔隙率和显微硬 度等性能的影响.喷涂工艺参数见表2. 采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪 进行显微组织结构及相结构

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