柠檬酸盐对钛表面电化学沉积纳米羟基磷灰石涂层的影响

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要为了提高在钛表面电化学法制备羟基磷灰石(HA)涂层的结合强度和均匀性，本文参考在电镀过程中加入修饰剂提高镀层质量的方法，向电解液中加入柠檬酸盐作为修饰剂以期获得质量优良的HA涂层，并对此对做出理论分析并指导实际生产。电沉积HA涂层主要涉及两个相继的反应：一是阴极析氢；二是析氢导致钛电极附近pH升高，继而使溶液中钙磷离子达到过饱和而在阴极析出。本文就以柠檬酸根对此两步反应的影响为突破口。首先，侧重理论分析了柠檬酸根在钛电极表面吸附后对阴极析氢的影响：发现加入柠檬酸根后阴极析氢速

2、率减小，生成的氢气泡体积小且在阴极表面分布均匀，有助于沉积电流均匀分布且减少气泡对涂层的冲刷。在第二步反应中，本文用分光光度计法测试涂层的重量变化，用SEM观察微观形貌发展，用电化学工作站记录电流曲线，并综合以上信息首次对含柠檬酸根涂层的沉积过程做出阶段性划分：吸附期、孕育期、爆发生长期、次层生长期和平衡期。对各阶段的晶体形貌变化和微观反应机理做出化学和热力学解释，并建立沉积模型。最后对沉积所得涂层进行物理和生物学性能表征(结合力，接触角，粗糙度，碱性磷酸酶活性)。结果表明加入柠檬酸根后所得涂层结合力，

3、平滑度，生物相容性都有提高，证实电解液中加入柠檬酸盐能显著对提高HA涂层的综合性能。【关键词】羟基磷灰石，柠檬酸盐，电化学沉积，涂层，沉积过程，结合力，接触角，粗糙度，碱性磷酸酶测试ll浙江大学硕士学位论文AbstractInspiredbyaddingmodifiersintoelectrolyteinplatingprocesstoimprovethequalityofthecoating，weconductedtheinvestigationontheeffectofcitrate—intheel

4、ectrolyteontheelectrolyticdepositionofHAonthetitaniumsubstrateinahopetoimprovetheuniformityandadhesionstrengthofelectrolyticallydepositedhydroxyapatite(HA)coatingonTisurface．Generally，electrolyticdepositionofHAinvolvestwosuccessivereactions：firstreaction

5、ishydrogenevolutiononcathodicsurface；secondoneissupersaturationofcalciumandphosphateionsandprecipitationonTisurfacebecauseofthepHincreaseneartheTicathode．Analysisontheeffectofcitrateonthistwostepsisthekeytounderstandthewholeprocess．Inthepresentstudy，wefo

6、cusedfirstlyontheoreticalanalysisofthecitrateadsorbedonTielectrodesurfaceanditseffectonthehydrogenevolution．TheexperimentalresultsshowthatthehydrogenevolutionratedecreasedandthesizeofthehydrogenbubblesdecreasedanddistributedevenlyontheTisurface．Thismayhe

7、lpdepositioncurrentuniformlydistributedandreducethebubbleerosiononcoatingsurface．Secondly，weusespectrophotometertotestthecoatingweightincrement，SEMtoobservethecrystalmorphologychanges，electrochemicalworkstationtorecordthedepositioncurrent．Basedontheabove

8、informationwedividedthewholedepositionprocessinto5phases：absorptionperiod，incubationperiod，eruptivegrowthperiod，extralayergrowthperiodandbalancedgrowthperiod．Wemademicro—mechanismandthermodynamicexplanationsforeveryperioda