论文部分内容阅读
制备金瓷修复体成功的关键是要获得良好的界面结合,以保证其在植入人体后的运动过程中能承受各个方面的力而不致瓷脱落。本文采用激光氮化处理对Ti6Al4V合金进行表面改性处理,形成一层TiN层,并通过侵蚀剂的侵蚀使其表面形成突出的TiN枝晶;之后利用涂敷烧结法在枝晶表面烧结一层生物活性玻璃陶瓷涂层。本文通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及原子力显微镜(AFM)等设备对经激光氮化后的Ti6Al4V合金试样的表面形貌、成分及物相组成等进行了分析研究;并通过垂直拉伸试验、剪切试验和压痕试验方法来测试金属基体与陶瓷涂层的界面结合强度,并对提高金瓷间结合强度的有效途径及影响因素进行了讨论;通过电化学测试和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)研究了金瓷修复体的腐蚀特性及有害离子析出特性。研究结果表明,经激光氮化过后的钛合金基体表面生成一层致密TiN层,具有一定的耐磨性及抗腐蚀性能。涂敷烧结生物玻璃涂层后的结合强度测试显示,经激光氮化后的Ti6Al4V合金与陶瓷涂层的结合强度明显高于未经激光氮化的钛合金与陶瓷的结合强度。这是因为:1.经激光氮化后钛合金表面形成的TiN,经侵蚀剂腐蚀后将形成突出的TiN枝晶,增加了基体表面的粗糙度,有利于涂敷烧结过程中瓷粉的嵌入;2.在烧结过程中,于烤瓷粉的软化温度保温一定时间,是为了让瓷粉浆釉充分软化并平铺于基体表面,提高烤瓷粉对金属的润湿效果,增加其界面结合强度;3.TiN层的存在阻碍了基体中的Ti在烧结过程中与空气中的氧反应生成过厚的氧化层,使金瓷间的结合强度下降;4.TiN与陶瓷涂层中的SiO2发生氧化还原反应又引入了化学键合,生成了强度较高的Ti5Si3,并构成了涂层与基体组分的相互扩散反应或化学反应,实现成分的连续过渡,从而显著提高了界面的结合强度;5.由于金瓷间热膨胀系数相差较大,TiN层作为金属与陶瓷之间的过渡层被加入其中,可实现金属——过渡层——陶瓷(玻璃)三者之间热膨胀系数的渐变。