钛及钛合金本身具有比强度高、生物相容性和耐腐蚀性优良的性能,是迄今为止骨骼及牙齿等硬组织最好的替代材料,具有广阔的应用前景。但它与骨之间只是一种机械嵌合的骨结合,耐磨性较差,易向肌体释放金属离子,因而对钛合金表面改性以完善其生物学性能引起了人们的日益重视。钛及钛合金微弧氧化(micro-arc oxidation,简记为MAO)可在钛及钛合金表面产生一种多孔的、与基质结合牢固的、具有陶瓷特性的氧化物,这层氧化物与钛合金基体相比,其耐磨、耐蚀、电绝缘等性能得到明显的改善。本论文论述了通过改变微弧氧化顺序在钛合金表面制备含钙磷生物陶瓷膜及通过微弧氧化直接合成羟基磷灰石生物陶瓷的方法,并研究了Ti-6Al-4V微弧氧化顺序、微弧氧化电流密度和微弧氧化时间等参数对涂层形貌、元素和相组成的影响,给出了两种试验条件下的最佳氧化顺序、电解液成分和工艺参数。在此基础上,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪分析了涂层的形貌、相及元素组成。采用显微硬度计、MM-200型摩擦磨损试验机和LK9805电化学分析仪研究了涂层的硬度、摩擦磨损和腐蚀等性能。采用体内急性全身毒性实验、溶血实验、口腔粘膜实验、MTT细胞毒性实验、体外溶解实验对钛合金表面生物涂层的生物安全性进行了评价。结果表明:Ti-6Al-4V经微弧氧化形成的致密层未见任何急性毒性反应;溶血程度为0.918%～0.938%,有良好的血液相容性;细胞毒性实验评价级别为0级,无明显的细胞毒性作用;口腔粘膜实验,未发现异常。由以上结果可以初步认为Ti-6Al-4V经两种方法生成的生物陶瓷膜是理想的生物材料。论文对两种方法制备的生物陶瓷膜的合成机理进行了探讨,认为改变微弧氧化顺序生成的生物陶瓷膜的主要机理是电泳方式;通过微弧氧化直接合成羟基磷灰石的机理是:在初始阶段钙离子向阳极运动采用的是扩散的方式,当电流逐渐增大后,钙离子向阳极运动采用的是电泳方式。