第33卷第12期 2012年12月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.33No.12 December2012
微束等离子喷涂气体对HA涂层结晶度的影响
赵秋颖，贺定勇，刘艳，李晓延，陈树君
（1.北京工业大学机械工程博土后流动站，北京100124；2.北京工业大学材料科学与工程学院，北京100124：
3.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124）
摘要：采用微束等离子喷途方法，分别选用工业纯氧气和含50%氮气的氮氟混合气体为工作气体，在Ti-6AI-4V基体上制备羟基磷灰石涂层，通过SEM和XRD对涂层形貌、相组成和结晶度进行研究，结果表明，两种工作气体均可以制备杂质相含量少且不产生TTCP（磷酸四钙）和Ca0等杂质相的涂层，结晶度高于70%，对植人体在体内的稳定性有利，采用氮氟混合气体为工作气体的微束等离子弧热始值高于氢气工作气体，
前者涂层中的结品相主要以再结品的为主，后者结晶相以大量未熔HA内核为主关键词：微束等离子喷涂：羟基磷灰石涂层：氮氨混合气体：结晶度
中图分类号：TQ174 0序言
文章编号：0253360X(2012)12002305
文献标识码：A
赵秋颖
灰石涂层的结晶度可以相当或高于传统大气等离子喷涂制备的涂层，有利于涂层在体液环境中稳定性
用于制造人工骨、人工关节和人工种植牙的生物陶瓷材料是一种高技术含量、高附加值的生物医用植人材料，因当今时代对医用植人体器件的需求与日俱增，这类材料的发展兼具巨大的经济效益和社会效益，羟基磷灰石（hydroxyapatite，简称HA，分子式为Ca（PO,）。（OH)，）陶瓷与人体硬组织（骨和牙）的无机质的物质组成相同，具有良好的生物相容性和生物活性，有利于人体组织的修复，HA与生物医用金属材料的复合已在国内外人体硬组织修复和植人中获得商业应用，复合材料具有优良的力学性能和生物活性，植入人体后可在短期内与软硬组织形成生物结合，其中等离子体喷涂方法制备生物涂层技术已获临床广泛应用[2]，生物医用涂层一般来讲必须满足高结晶度、与基体良好结合以及最佳空隙率等条件，虽然等离子喷涂已是一种比较成熟且被采用的涂层制备技术，但等离子喷涂高温导致材料组织变化，难以精确控制涂层的结构和化学组成，此外羟基磷灰石粉末的利用率不足30%也是人们所关注的问题(3,4)，因此等离子喷涂技术的工艺缺陷正在被人们克服，近年来的研究发现，微束等离子喷涂（MPS，microplasmaspraying）可应用于在齿根植人体等细小器件表面沉积HA涂层5,6] 适当的喷涂工艺条件下微束等离子喷涂制备羟基磷
收稿日期：2011-11-07 万方数据
的提高(7),并且微束等离子弧阳极的直径很小（1~ 2mm，传统常规等离子喷涂是12~30mm），这就使得阳极斑点可以缩小至1~5mm，能量集中，喷涂面积小，非常适合窄长零件的喷涂，节约了喷涂材料[6, 7]
微束等离子技术喷涂HA的研究开发始于2002 年]，通常微束等离子喷涂选用的工作气体（包括离子气体、送粉载气体和保护气体）为氢气，或者选用添加一定比例的氮气为工作气体，研究发现喷涂中选用的工作气体组分对HA涂层的结构和性能有较大影响.分别采用氧气和含50%氨气的氧氩混合气体为工作气体，通过微束等离子喷涂方法制备了 HA涂层，对比分析了HA涂层的表面形貌、相组成，
探查工作气体对HA涂层结晶度的影响 1试验方法
采用山东大学新材料中心提供的粒度为38 53μm的HA粉末为喷涂用粉.钙磷摩尔比为 1.67.HA粉末的X射线衍射图谱如图1所示，粉未形貌如图2所示
基体材料为Ti-6AI4V.将原始Ti-6Al-4V棒材（15mm）线切割成015mm×3mm的圆片，喷涂前进行喷砂粗化处理（表面粗糙度Ra=9.0~12.0 um），然后用丙酮进行超声波清洗，