微弧氧化钛表面钙磷涂层组织结构与腐蚀性能

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1、硕士学位论文微弧氧化钛表面钙磷涂层组织结构与腐蚀性能MICROSTRUCTUREOFCALCIFICATIONCOATINGONMICRO-ARCOXIDIZEDTITANIUMALLOYANDCORROSIONPERFORMANCE伞宏赡哈尔滨工业大学2015年7月中图分类号：TG174.4学校代码：10213UDC：57密级：公开工学硕士学位论文微弧氧化钛表面钙磷涂层组织结构与腐蚀性能硕士研究生：伞宏赡导师：胡津教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业

2、大学ClassifiedIndex:TG151UDC:621.785DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMICROSTRUCTUREOFCALCIFICATIONCOATINGONMICRO-ARCOXIDIZEDTITANIUMALLOYANDCORROSIONPERFORMANCECandidate：HongshanSanSupervisor：Prof.JinHuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：

3、MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要Ti6Al4V合金由于良好的机械性能，在硬组织植入器件制造方面的地位不断提高，但其在临床上面临的最大问题是具有生物惰性，骨整合性能不佳。本文针对此问题，利用电沉积法在微弧氧化钛合金表面制备钙磷涂层。本文对

4、阴极沉积工艺参数与制得的钙磷涂层组织结构的关系进行了系统的研究，通过调整沉积工艺参数，实现了对涂层成分、形貌的调控，并分析了涂层的形核长大机制和不同成分的涂层在SBF中的腐蚀性能。研究结果表明：电沉积溶液的温度、成分、沉积过程中的电参数和沉积时间对涂层的组织结构具有重要影响。电沉积溶液采用磷酸一氢钾或磷酸二氢钾对初期的电沉积过程有影响，但涂层的形成机制相近。沉积过程包括HPO2-3-4、PO4的电离，水的电解析氢，Ca2+和HPO2-3-4、PO4共同沉积在阴极表面形成钙磷涂层。沉积温度和时间会影响HPO2-2-4的电离和水

5、的电解析氢，进而影响溶液中HPO4、PO3--4和OH的浓度，从而在微弧氧化钛表面得到不同组织形貌的涂层。低温下HPO2-3-4转化成PO4很难，水的分解也很慢，涂层结构为DCPD，高温下基体表面易沉积HA。沉积时间增长，由于水的电解OH-不断释放，引起Ca(OH)2的沉淀。电沉积参数会影响溶液中游离电子的数量和运动速度，进而影响涂层的物相。电流密度较小或电压较低时，涂层的成分为DCPD；电流密度大或电压较高时，涂层为HA，电流密度过高，促进Ca(OH)2沉积。涂层的表面形貌与形核位置有关。在基体表面直接形核长大的HA和DC

6、PD为片状，HA尺寸较大，DCPD尺寸较小，构成多孔结构；在已沉积涂层上形核长大的DCPD和HA为小尺寸的颗粒状结构。涂层的腐蚀性能与涂层的成分有关，DCPD与HA混合涂层耐蚀性高于单一成分的DCPD或HA涂层，混合涂层中HA含量高则耐蚀性较差。关键词：微弧氧化钛；阴极沉积；钙磷涂层；腐蚀-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTi6Al4Valloyhasgoodmechanicalpropertiesandwidelyappliedinhardtissueimplant.Butithasaproblemofb

7、iologicallyinertandhaspoorboneintegrationperformence.Aimingatthisproblem,thispaperusingelectrodepositionmethodtopreparecalciumphosphatecoatingonthemicro-arcoxidizedTi6Al4Valloy.Inthispaper,westudiedtherelationshipbetweenthecathodicdepositionparametersandtheorganiza

8、tionalstructureofthecalciumphosphatecoatingsystematically.Byadjustingthedepositionprocessparameters,wecouldcontrolthecompositionandmorphologyofth