稀土氧化物对激光熔覆生物陶瓷涂层在模拟体液中组织形貌与降解性能的影响

摘要

为了更好地探索稀土氧化物对生物陶瓷涂层组织形貌与降解性能的影响,在添加稀土氧化物La_2O_3的情况下,利用激光熔覆技术,结合梯度成分设计与梯度功率烧结,在钛合金表面制备了一层含羟基磷灰石(HA)和β-磷酸三钨(β-TCP)的梯度生物陶瓷涂层。经过X衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)的分析发现:(1)稀土氧化物的加入,能够促进涂层生成HA和β-TCP,改善涂层表面在模拟体液中的开裂敏感性以及细化新生类骨磷灰石晶粒尺寸。当稀土添加量为0.4%时,涂层中HA和β-TCP衍射峰值最高,在模拟体液中浸泡14 d后,涂层表面无裂纹,形成分布均匀,大小一致的类骨磷灰石。(2)涂层在模拟体液中浸泡28 d后的降解率为0.2126%。模拟体液中Ca^(2+)和La^(3+)浓度随着浸泡时间发生变化,其中Ca^(2+)浓度呈动态的上下波动变化,且含量逐渐减小,表明Ca^(2+)从模拟体液中沉积到涂层表面的量要比涂层降解到溶液中的多;而La^(3+)浓度随浸泡时间增加而逐渐增大,在将La^(3+)浓度与浸泡时间在取对数的情况下,两因素存在明显的线性关系,并推导出关于La^(3+)浓度,浸泡时间与涂层浸泡面积的经验公式。