羟基磷灰石粉体及涂层的制备与性能研究

羟基磷灰石（HAP）,与生物骨组织中的磷酸钙无机物具有相似的化学性质和结构,有良好的生物相容性和生物活性,是理想的人体骨骼代替材料,在牙齿、整形外科和临床医学中都有很高的应用价值。HAP还具有物理吸附和化学交换吸附的性质,能够应用在废水处理中。本文是采用化学沉淀法制备纳米HAP陶瓷粉体,电化学沉积法在钛基表面制备HAP涂层,分析HAP粉体及其钛基涂层的组成、形貌、性能等,探索了HAP复合二氧化钛粉体作为新型光催化剂在处理废水方面的应用。化学沉淀法制备了纳米HAP陶瓷粉体。研究了后处理煅烧温度、反应温度、pH值、陈化时间等工艺参数对粉体物相组成、形貌和粒径大小的影响,得出合成纳米HAP粉体较适宜的工艺条件:后处理煅烧温度为700℃,反应温度为90℃,pH为10,陈化时间为24h,制备出纯净纳米HAP粉体。经常压烧结,烧结体的力学性能基本符合致密骨的要求。电化学沉积法制备了钛基羟基磷灰石涂层。研究了沉积电压,电解液温度,沉积时间等对涂层形貌、组成和厚度的影响。结果表明沉积电压为4V,电解液温度为30℃,沉积时间为90min,经碱液处理后制备出均匀致密,呈花簇状,平均厚度为34μm的纯净HAP涂层。研究了电解液中加入乙醇、过氧化氢和微弧氧化预处理三种方法对基体和涂层结合强度的影响。三种方法对结合强度都有所提高,经微弧氧化预处理后最高可达7.56MPa/cm²。通过SBF模拟体液浸泡分析和比较了涂层的电化学腐蚀性能和生物活性。在SBF中HAP/Ti涂层能够引导球状类骨磷灰石晶核在其表面形成,证明了其具有较好的生物活性。阳极极化曲线证明了HAP/Ti涂层在模拟体液中有更好的耐腐蚀性。以亚甲基蓝为模拟废水,比较了沉淀法制备的三种不同TiO₂/HAP复合粉体与纯TiO₂粉体的光催化性能。HAP粉体投加到TiO₂中作为光催化剂这种方法对于提高亚甲基蓝降解率效果显著。当HAP/TiO₂=0.5时,亚甲基蓝的降解率能够达到80%。