生物材料制备与加工第5章 无机生物材料.ppt

3. HA粉体合成 固相反应法 化学沉淀法 水解法 水热反应法 酸碱反应法 气溶胶法 溶胶-凝胶法 电化学沉积法 激光熔覆法 超声波合成法 微波合成法 炣 干燥 优点：易获得微粒HA 控制：pH（10-13）、温度40℃ 滤饼 胶状沉淀 4mol/L Ca(OH)2 10% H3PO4 搅拌 40± 5℃ pH7 40℃ 熟化数天 过滤 110℃ 煅烧 250℃ 脱水 最为广泛使用 化学沉淀法和水解法 制备工艺流程： 炣 化学沉淀法和水解法 合成条件对产物的影响有： ①反应物溶液浓度过大及酸碱反应速度过快，容易生成絮 状磷酸三钙； ②反应时溶液pH值过大或过小，均使产物的杂质增加， 纯度降低； ③反应时间不足，搅拌速度过慢，化学反应不充分，使产 物的钙磷比低于1.67。 ④避免Mg2＋存在。 炣 固相反应法 原料： CaHPO4· 2H2O、CaCO3、Ca(OH)2中2种或2种以上 配料： HA＝Ca10(PO4)6(OH)2，Ca/P＝1.67 条件： 空气或水蒸气气氛 炣 固相反应法 （1）161或196℃ （2）434℃ （3）784℃ （5）1330℃ （4）800-1300℃ 炣 水热反应法 n n 水热法通常以磷酸氢钙为原料，反应温度为200～400℃，得到 的晶体颗粒大且纯度高，Ca/P比接近化学计量值。在高压环境 中，不受沸点限制，可使介质温度上升到200～400℃，从而使 OH-加入晶格。 水热过程中温度、压力、处理时间、溶媒的成分、pH值、所 炣 用前驱体的种类、以及有无矿化剂、矿化剂的种类对粉末的粒 径和形状都有很大影响，同时还会影响反应速度、晶型等。 微乳液法 HA粉体粒径 20-40nm 炣 4. HA陶瓷的制备 n n n 方法1－加压再烧结 方法2－连续热压烧结 烧结同时加压，烧结温度(900℃)低于常规烧结温度。 颗粒尺寸小，产品几何形状受限，常规产品生产中用的 少。 方法3－凝胶浇注 炣 热压再烧结制备羟基磷灰石陶瓷：将硬脂酸加入到乙醇溶液中作为润滑 剂，再将粉末状材料放在金属模具中施加10～40MPa的压力压制成型， 然后放入橡胶模具中进行液压至100MPa，最后在真空中采用等静压法 成型。将样品在湿氧气氛中煅烧6h，升温速率保持在100℃/h。煅烧后 在炉内同样以100℃/h的速率降温。 4. HA陶瓷的制备 4. HA陶瓷的制备 烧结温度对材料密度和孔隙率的影响 炣 4. HA陶瓷的制备 烧结温度对材料硬度和弯曲强度的影响 ○真空；●空气；■潮湿条件 炣 4. HA陶瓷的制备 烧结温度对材料硬度和弯曲强度的影响 （1）脱羟基过程 800℃ 800～1350℃ 1350℃ 缓慢脱羟基 加快脱羟基 临界点→羟基磷灰石分解和不可逆转的脱羟基过程 炣 Ca10(PO4)6(OH)2→2Ca3(PO4) 2+ Ca4P2O9+H2O 4. HA陶瓷的制备 烧结温度对材料硬度和弯曲强度的影响 （2）微观结构的变化 900℃ 900～1150℃ 1150～1200℃ 1200～1350℃ 1350℃ 细微的致密化 致密化的主要阶段 平稳阶段，细孔封闭，出现气泡 气泡的大小、数量增加 气泡大小、数量急剧增加 炣 5. HA涂层的制备 n 等离子喷涂法 n n n n n n n n 焙烧法 热化学反应法 激光法 溅射法 电泳法 电化学方法 溶胶－凝胶法 仿生溶液生长法 20世纪80年代商品化 20世纪90年代利用离子 束溅射法成功制备致密均 匀非晶HA涂层 炣 等离子喷涂法 n n 工艺过程： 利用直流电弧放电，把经高温加热的氩气、氮气等电离成离 子状态，再以高速喷出而得到等离子射流。喷镀材料(干粉)则以 气体为载体，吸入等离子射流中，经高温熔融或半熔融后高速冲 撞在基材表面上而形成陶瓷涂层。 特点: 炣 需严格控制各种条件；对基材无影响；需后处理 焙烧法 n n 工艺过程： 将陶瓷细粉与粘结剂一起制成浆料涂覆在基材上，干燥 后，在高于1000℃的温度下焙烧，其表面层经高温烧结后成 为陶瓷涂层。 优点: 炣 制备工艺简单、涂层结合强度高、致密度高 n n 工艺过程： 通过高