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钽表面碳酸钙薄膜水热合成羟基磷灰石薄膜及性(2)

来源:腐蚀科学与防护技术 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-05-25
作者:网站采编
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摘要:图1钽片和钛片碱液处理试样的SEM像(a).Ta,0.25M;(b).Ta,0.5M;(c).Ti,0.25M;(d).Ti, images of the alkali treated Ta and Ti plates 图2涂层钽试样的SEM像(a).AK-Ca;(b)N200;(c)C200;(d) imag

图1钽片和钛片碱液处理试样的SEM像(a).Ta,0.25M;(b).Ta,0.5M;(c).Ti,0.25M;(d).Ti, images of the alkali treated Ta and Ti plates

图2涂层钽试样的SEM像(a).AK-Ca;(b)N200;(c)C200;(d) images of the coated Ta samples (scale bar=1m)

涂层试样的XRD谱见图4。溶胶-凝胶涂层试样AK-Ca和采用β-甘油磷酸二钠溶液进行水热处理的P120试样,均只检测到钽基体的衍射峰。这与薄膜的厚度薄、衍射信号较弱有关。而采用磷酸氢二胺溶液和磷酸氢钙溶液进行水热处理的试样N200和C200,在2=320附近检测到HA的衍射峰。

图3涂层钽试样的EDX谱Fig.3EDX spectra of the coated Ta samples

图4涂层钽试样的XRD 图谱(+: 羟基磷灰石)Fig.4XRD spectra of the coated Ta samples

采用拉曼光谱进一步分析涂层试样的显微结构,见图5。在五氧化二钽的拉曼光谱中,多面体间的Ta-O-Ta弯曲振动和Ta-Ta振动峰分别位于265 cm-1和220 cm-1[10]。水热处理试样N200、C200、P120及涂层试样AK-Ca在100~1 200 cm-1之间没有检测到上述散射峰。在试样N200和C200表面都观察到了HA位于961 cm-1处的特征峰[11]。根据上述电子能谱、X射线衍射和拉曼光谱分析,试样N200和C200表面的纳米晶体是由HA组成的。在水热处理过程中,通过碳酸钙薄膜的溶解和磷酸钙的沉淀结晶,在钽表面形成了HA纳米晶体。由于溶胶-凝胶涂层试样在水热时是垂直放置于反应釜中,所以HA是通过异质成核,而不是均质成核在碳酸钙薄膜上生长的。形成的HA薄膜可以提高钽金属的亲水性和耐腐蚀性能。

3.2亲水性和耐蚀性

钽试样的水接触角见图6(a)。材料的亲水性与材料的化学成分、表面基团、粗糙度等因素有关。抛光后涂覆碳酸钙薄膜的试样PL-Ca的接触角是87.70,碱液处理涂层试样AK-Ca表面较为粗糙,接触角降低。在磷酸氢二胺溶液和磷酸氢钙溶液中水热处理试样的接触角更低,分别为38.70和11.40,两者的亲水性较强与其表面形成的亲水性HA纳米颗粒有关。而试样P120的水接触角高于900,这表明与蒸汽处理生物玻璃薄膜[7]不同,β-甘油磷酸二钠溶液的蒸汽没有促使碳酸钙薄膜完全转化为HA薄膜。亲水性表面有利于提高材料与骨组织的结合性能等生物学性能。

图5涂层钽试样的拉曼图谱 spectra of the coated Ta samples

采用动电位极化法评价钽试样的耐蚀性,结果见图6(b)。与抛光钽试样相比,碳酸钙涂层试样及其水热处理试样具有更高的腐蚀电位和更小的腐蚀电流。在阳极极化区,几种涂层试样的维钝电流密度要低于抛光试样2个数量级以上,其中在磷酸氢二胺溶液和磷酸氢钙溶液中水热处理试样的点蚀电位仍在1.0 V以上。几种涂层试样的耐蚀性改善来源于碳酸钙和HA薄膜的保护作用[12],空气中加热和水热处理造成钽基体热氧化,在钽表面形成了较为耐腐蚀的氧化钽薄膜[13]。表面改性钽试样具有良好的耐蚀性,这将有利于其生物学特性。

图6(a).钽试样的水接触角;(b).钽试样的动电位极化曲线Fig.6(a).Water contact angles of the Ta samples;(b).Potentiodynamic polarization plots of the Ta samples

4结论

纯钽经0.25 M氢氧化钠溶液处理后,表面生成了钽酸钠凝胶层。采用溶胶-凝胶法可在碱液预处理钽试样表面制备由密集纳米颗粒组成的碳酸钙薄膜。在磷酸氢二胺和磷酸氢钙溶液中进行水热处理的涂层试样表面通过溶解-沉淀机制形成了HA纳米晶体薄膜,而采用β-甘油磷酸二钠溶液进行蒸汽处理时,碳酸钙薄膜不能完全转化为HA薄膜。前两种水热涂层试样由于表面形成了亲水性的HA纳米颗粒,其水接触角较低。碳酸钙涂层试样及其水热处理试样的耐蚀性优于抛光钽试样。改善亲水性和耐蚀性有利于提高钽的生物学性能。

[1]Wang F Q, Wang L, Feng Y F, et of an artificial vertebral body fabricated by a tantalum-coated porous titanium scaffold for lumbar vertebral defect repair in rabbits[J]. Scientific Reports, 2018,8(1):8927.

[2]Garcia-Gareta E, Hua J, Orera A, et surface functionalization of clinically relevant metals used as orthopaedic and dental implants[J]. Biomedical Materials, 2017, 13 (1): 0.

[3]Sagomonyants K B, Hakim-Zargar M, Jhaveri A, et al. Porous tantalum stimulates the proliferation and osteogenesis of osteoblasts from elderly female patients[J]. Journal of Orthopaedic Research, 2011, 29 (4): 609-616.

[4]Jonitz A, Lochner K, Lindner T, et al. Oxygen consumption, acidification and migration capacity of human primary osteoblasts within a three-dimensional tantalum scaffold[J]. Journal of Materials Science-Materials in Medicine, 2011, 22 (9): 2089-2095.

[5]Antonio R F, Rangel E C, Mas B A, et of hydroxyapatite coatings on tantalum by plasma electrolytic oxidation in a single step[J]. Surface & Coatings Technology, 2018, 357: 698-705.

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