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本文主要研究了电化学方法在NiTi合金表面沉积类骨羟基磷灰石(bone-likeHA)的工艺。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和透射电子显微镜(TEM)等检测手段对所获得涂层的形貌、组成和结构进行了分析。
结果表明,在37℃小电流密度(4mA/cm2)下,涂层的主要成分为Mg(OH)2和吸附了较多的Ca的ACP。NiTi合金基体表面沉积的类骨HA是依附在ACP的表面形核长大。ACP的生长方向是垂直于基体成片状。
随着电化学参数的正向变化,类骨HA涂层的表面形貌均呈现球状团簇→细片状聚集→球状团簇的变化趋势,这种变化是由于竞争生长机制造成的,包括过饱和与溶解度、形核和长大的竞争。XRD结果表明,(002)与(211)晶面的峰强比在0.78左右,远大于HA标准峰的比值。说明在NiTi合金基体表面的HA涂层在(002)晶面上存在沿c轴择优取向,且取向程度与电化学参数无关。在一些参数条件下,涂层中出现了CaCO3晶体。
采用统计平均的方法测得在SBF溶液电化学沉积HA的体系中,短时间内pH随时间呈现周期变化,长时间内pH是随着时间延长而增大,随着温度的增加而渐小,电流密度的增大而升高。计算了理论分解电压为1.75V。确立了阴极附近的pH值是电流密度,阴极电位和温度的函数关系。
推测本实验条件下得到的类骨HA化学式(Ca,Mg)10[PO4,CO3(OH)]6(OH)2,定义了阴极表面pH值(pHs)扩散影响区。结合双电层与吸附理论,建立了HA在溶液中形核和在NiTi合金表面两种模式的沉积模型。