钛合金表面CaTiO3涂层的水热制备与形成过程

摘要

通过热碱处理和水热反应在钛合金表面制备出具有多孔网状结构的钛酸钙涂层,利用XRD、SEM、TEM和Raman等测试技术研究了不同水热条件对热碱反应层及钛酸钙涂层的微观形貌、晶体结构及其形成过程的影响。研究表明:钛合金基片在3 mol/L NaOH的溶液中于180℃热碱处理6 h,可在其表面形成均匀的柱状钛酸钠反应层。在水热钙化反应过程中,CaCl 2溶液中的Ca^2+主要通过与钛酸钠的取代反应形成钛酸钙涂层,涂层的形貌和反应程度受CaCl 2溶液浓度和反应时间的影响较大。CaCl 2溶液浓度过低或反应时间过短将影响Ca^2+对钛酸钠中Na+的取代程度;而CaCl 2溶液浓度过高时,可促进Ca^2+在热碱反应层表面的沉积,易形成大块团聚物;当反应时间过长时,钛酸钙晶体的过度生长将使网状结构孔隙变小。其最佳反应条件是水热温度为100℃,反应时间为6 h,CaCl 2溶液浓度为0.5 mol/L,此时涂层厚度为5~8μm,微观形貌为网状结构,孔隙尺寸约为300 nm,晶体结构呈柱状,其长度在100~500 nm之间。该方法有望为解决目前临床上所面临的钛合金表面涂层脱落问题提供一条有益的技术途径。