Nd2O3稀土氧化物在生物活性梯度陶瓷涂层中的作用.pdfVIP

贵州交通职业技术学院汪震 [摘要]本文设计了一种生物活性陶瓷梯度涂层，采用宽带激光熔覆技术，在Tc4钛合金上制备了含HA+B—TCP活性相的生物陶 瓷复合涂层利用OM、SEM分析技术对复合涂层的显微组织、表面形貌进行了研究；采用模拟体液(sBF)浸泡实验(浸泡7天)考察 了生物活性陶瓷梯度涂层的生物活性，结果表明，加入Nd二O，稀土氧化物的生物活性陶瓷梯度涂层具有更好的显微组织，涂层表面 粗糙度更大以及涂层表面能够形成更多、更厚的HA+B—TCP的白色球形颗粒，具有更好的生物活性。 [关键词]宽带激光熔覆梯度涂层稀土氧化物Nd：O，表面形貌生物活性 1．引言 大陆架沉积物中的贝壳遗骸、海洋浮游生物的碳酸钙介壳和大洋 热带水域中的珊瑚礁体以及动物的骨骼中都含有稀土元素，特别是在 生物磷酸盐化石中，稀土含量更高：就动物骨骼而言，其表面的稀土含 量相对较高，动物骨灰中稀土含量通常在O．0002～0．8％之间．这些暗 示着稀土氧化物有可能催化合成生物活性梯度陶瓷。且稀土元素的原 子半径大，极易失去外层电子而成为正三价的离子．所以稀土元素在化 学反应中异常活泼．稀土化合物微小的固态质点可以作为形核的核心， 增加形核率，起到细化晶粒的作用，所以稀土元素以及其化合物对一般 金属及合金有优异的改良性能的潜力，并已在激光熔覆涂层中显示出 良好的改善组织性能作用二本文重点研究了Nd：0，稀土氧化物在生物 冈3未加入Nd二O，生物陶瓷梯度 图4加入Nd：O，生物陶瓷梯度 活性陶瓷梯度涂层中的作用： 涂层表面形貌 涂层表面形貌 2．实验方法 由图3、图4分析可知．加入Nd!O，稀土氧化物的生物活性陶瓷梯度 宽带激光熔覆实验采用TJ—HL一5000型5kW横流CO。激光器及 涂层呈现独特的表面形貌，粗糙度较大，更利于骨头组织在表面生长， TJ—LAMP五坐标=三轴联动数控加工机床：优化的宽带激光熔覆工艺参 具有更好的生物相容性+ 数为输出功率P=2．4kW，扫描速度V=180mm／min，光斑尺寸D=12ram×3．3Ndl0，对生物活性陶瓷梯度涂层生物活性的影响 2ram，利用OLYMPUSPMG一3型OM金相显微镜观察涂层的显微组织． 用JSM一6360L、7型扫描电镜观察复合涂层的表面形貌，通过体外模拟体 液(SBF配制与Kokubo等研制的SBF相同)浸泡方法检测了复合涂层材 料的生物活性(浸泡时间为7天)，采用JSM一6360LV型扫描电镜观察浸 泡后涂层表面形貌变化： 3．实验结果及分析 3．1Nd，0，对牛物活件陶瓷梯度涂层显微组织的影响 图5未加入Nd：O澎；层在SBF中图6加入Nd：O，涂层在SBF中 浸泡7天的SEM形貌 浸泡7天的SEM形貌 言’盏化层 图5为未加入Nd：O，稀土氧化物的生物活性陶瓷梯度涂层在SBF溶 液浸泡7天的SEM形貌，由图可知．涂层在SBF溶液浸泡7天后，涂层表 面出现部分表征HA+B—TCP的白色球形和灰色方形颗粒，但数量非常 有限．涂层表面还存在大量的黑色区域。图6为加入Nd!O，稀土氧化物 的生物活性陶瓷梯度涂层在SBF溶液浸泡7天的SEM形貌，由图可知， 图l未加入Nd：0，生物陶瓷梯度 图2加入Nd：O，生物陶瓷梯度 涂层在SBF溶液浸泡7天后．涂层表面几乎完全被表征生物活性的 涂层显微组织