本论文研究内容主要包括以下四个方面:　　 1、金属基底电沉积Ca-P涂层的一般规律。这一部分工作中,利用电沉积法在如下实验条件制备了Ca-P涂层:沉积电位:-1.8V(相对于Ag/AgCl/KCl(sat)参比电极),电解液:0.6mM Ca(N03)2·4H2O和0.36mM NH4H2PO4混合溶液,沉积温度:80℃。为了考察局部pH值在电沉积过程中的作用,在实验过程中测量了局部pH值和本体溶液pH值的变化,并在部分电沉积实验过程中阴极基底附近1mm处分别平行放置了不同类型的不通电基片(包括Ti片,CoNiCrMo基片,聚乙烯和玻璃)。利用PHREEQC软件计算了pH值对羟基磷灰石(HA)、磷酸八钙(OCP)和二水合磷酸氢钙(DCPD)的饱和指数SI的影响。计算结果表明局部pH值大小对生成Ca-P沉积物的影响要显著大于本体溶液pH值。而在实际电沉积过程中,本体溶液pH值变化极小,阴极基体附近的局部pH值变化很大,这一结果表明Ca-P沉积物的形成主要取决于局部pH值的变化。更关键的是,实验结束后不通电基片上所形成的HA晶体在形貌结构上与阴极表面电沉积所得HA晶体几乎一致。这些结果表明局部pH值是决定电沉积产物的主导因素。　　 2、柠檬酸根对Ca-P晶体生长的影响。这部分工作首先考察了电解液中加入不同含量柠檬酸根对电沉积Ca-P晶体形貌和物相的影响。实验发现随着电解液中柠檬酸根和钙离子的摩尔比增加,电沉积所得HA晶体的直径会减小。当柠檬酸根和钙离子的摩尔比≥5时,电沉积过程中会直接得到HA而无前驱体生成,否则电沉积产物会经历由前驱体OCP到终产物HA的物相转变。利用PHREEQC软件计算了pH值对HA、OCP和DCPD的饱和指数SI的影响。计算结果表明随着电解液中柠檬酸根和钙离子的摩尔比增加,OCP的形核会受到抑制,在所选实验条件下当柠檬酸根和钙离子的摩尔比≥5时电沉积HA不会有前驱体生成。在明确这一点后,本部分工作详细研究了柠檬酸根和钙离子的摩尔比为5的电解液中HA的电沉积过程。对电沉积中间过程产物的分析表明柠檬酸根作用下HA晶体的生长并非经典的晶体生长过程,而是通过介晶自组装的方式,即纳米晶颗粒聚集生长最终融合形成HA单晶。可以确定柠檬酸根的存在是产生这一现象的原因,由于柠檬酸盐在骨组织中的含量达1wt％,并且根据文献资料,在与本研究相似的实验条件下加入其余有机质电沉积Ca-P并未观察到类似的现象,这意味着柠檬酸盐在骨组织磷灰石单晶的形成过程中可能发挥着特殊的作用。　　 3、电解液浓度对Ca-P晶体生长的影响。通过改变电解液浓度,研究了电解液浓度对电化学沉积产物的影响。试验结果表明,随着电解液浓度的逐渐升高,沉积产物由纳米级规则六棱柱状的HA晶体逐渐向微米级带状OCP转变。通过对不同浓度电解液沉积过程中间产物的电镜分析,从微观形貌上初步揭示了电沉积法制备HA晶体的生长方式,试验结果表明当电解液浓度在一定范围内时向离子浓度为2.4mM～3.6mM),沉积过程中的HA晶体是通过介晶自组装方式生长。　　 4、针对不同金属植入体的Ca-P涂层制备和应用。这部分工作包含三个内容(1)螺纹型纯钛牙种植体表面HA涂层的制备和动物植入试验。选取一种具有代表性的添加柠檬酸根的电解液(柠檬酸钠与钙离子的摩尔比为5),在具有SLA表面螺纹型纯钛牙种植体上电沉积制备了纳米颗粒HA涂层,对该条件下电沉积所得HA涂层的动物植入试验(4～12w)表明其能够在植入早期促进骨整合。(2)分级结构HA涂层的制备。主要工艺参数为:沉积电位:-1.8V(相对于Ag/AgCl/KCI(sat)参比电极),电解液:0.042M Ca(NO3)2·4H2O和0.025M NH4H2PO4混合溶液,沉积温度:80℃,沉积时间:3min,涂层后处理:0.25 MNaOH溶液(添加0.05 M Na3Cit)浸泡5h。结果表明后处理过程将沉积态的OCP涂层转化为HA涂层,所得HA涂层由带状的介孔HA晶体构成。这些带状HA介孔晶体长度和宽度为微米级,厚度为纳米级,形成的三维网状结构具有大量的微米孔洞,而HA介孔晶体内部的孔洞直径20～50nm,从而整个HA涂层具有微米孔洞+纳米孔洞复合的特殊分级结构。(3)纳米颗粒致密HA涂层的制备。主要工艺参数为:沉积电位:-1.8V(相对于Ag/AgCl/KCl(sat)参比电极),电解液:0.042MCa(NO3)2·4H2O和0.025M NH4H2PO4混合溶液,沉积温度:80℃。沉积时间:5s,涂层后处理:1M NaOH溶液浸泡30min。实验结果表明所得HA涂层由纳米球状颗粒组成,涂层均匀致密,厚度为纳米级,具有较好的结合强度,其初步细胞实验结果良好。