316L不锈钢力学性能优异,耐腐蚀性良好,作为人工关节、内固定器件等植入体具有易加工、成本低的优势。但在服役过程中,往往易发生腐蚀磨损,不能满足长期植入的功能要求。金属钽具有极佳的生物相容性和化学稳定性,在骨修复、关节替换等外科领域拥有十分广阔的应用前景。但钽的价格高昂,熔点高而难以成型,且与人骨密度和弹性模量差异大,不能作为块体材料直接应用。为延长316L不锈钢作为内植入体的使用寿命,本文利用双辉等离子体表面冶金技术在316L不锈钢上制备钽涂层,研究了基体温度和沉积时间对涂层形貌、组织结构的影响,分析了涂层亲水性、结合强度、磷酸盐缓冲液（PBS）中摩擦性能和腐蚀性能的变化。此外,采用体外细胞实验评价了钽涂层的细胞相容性。主要研究结果如下:（1）基体温度的影响:不同基体温度下制备的Ta涂层主要物相均为α-Ta,同时存在少量的β-Ta、Fe Ta、Fe₂Ta和Ta₂C等物相。涂层的生长模式为岛状融合生长,扩散层厚度随温度升高表现出指数增长趋势。性能测试结果表明,Ta涂层可改善316L不锈钢的表面亲水性,提高其在PBS溶液中的耐磨性和耐蚀性。基体温度850°C时,Ta涂层综合性能最优,涂层破裂的临界载荷为111.2 N,磨损率和腐蚀速率分别为5.36×10^-5 mm^-3·N^-1·m^-1和0.0018 mm/a,分别为基体的25.1%和3.4%。（2）沉积时间的影响:沉积时间10 min时Ta涂层主要物相为β-Ta,随时间增加,涂层主要物相转变为α-Ta。涂层沉积层厚度随时间呈线性增加趋势,扩散层厚度呈对数增长趋势。性能测试结果表明,沉积30 min和60 min的Ta涂层展现出优异且相近的性能,其中沉积60 min的Ta涂层由于膜层存在的内应力较大,结合强度和耐磨性稍弱于30 min Ta涂层,但其沉积层厚、平整度高,因此耐蚀性最好。测得60 min Ta涂层破裂的临界载荷为105.7 N,磨损率和腐蚀速率分别为8.04×10^-5 mm^-3·N^-1·m^-1和0.0008mm/a,为基体的37.6%和1.5%。（3）生物性能评价:研究了医用316L不锈钢和含Ta涂层样品（850°C,分别沉积30 min,60 min）上细胞的增殖和蛋白质粘附效果。结果显示,Ta涂层可促进成骨细胞的粘附、增殖和分化。其中,在850°C、60 min的工艺条件下制备的Ta涂层更有利于细胞早期行为的展开。