微束等离子喷涂羟基磷灰石涂层相结构的微拉曼光谱研究

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)涂层以其优异的生物相容性和骨传导性在生物医疗领域得到了广泛应用。然而,HA涂层的生物性能与其组织结构密切相关。本研究采用微束等离子喷涂技术,在Ti-6Al-4V基体上制备HA扁平粒子及HA涂层。采用扫描电镜(SEM)分别对原始HA粉末、HA扁平粒子表面和HA涂层截面的形貌进行了观察。通过微拉曼光谱对扁平粒子和涂层截面微区的相结构进行分析,得到磷酸基团(PO_4^(3-))及羟基基团(OH^-)在所选定区域的信息,对900～1 000 cm^(-1)频率范围的内的微拉曼光谱进行分峰拟合,获得了微束等离子喷涂HA扁平粒子表面相分布情况以及HA涂层沿厚度方向相结构的变化。结果表明,单个HA扁平粒子以非晶相为主,而在涂层中,靠近基体部分的相组成以非晶相及分解相(β-TCP)为主,仅包含少量HA晶体相,随着离涂层与基体界面距离的增加,非晶相及分解相含量逐渐减少,HA相增多,在近涂层表面非晶相和分解相(β-TCP)略有增加。

AlMg/Al_2O_3粉芯丝材电弧喷涂的粒子和涂层特征

目的研究AlMg/Al_2O_3粉芯丝材电弧喷涂的飞行粒子、扁平粒子、涂层结构及涂层抗冲击性能。方法研制了2种含微米级Al_2O_3粉料的铝基粉芯丝材,利用扫描电镜对收集到的电弧喷涂过程中形成的飞行粒子、扁平粒子以及喷涂层的微观结构进行表征。采用自制的循环冲击设备测试了涂层的抗冲击性能。结果 AlMg/Al_2O_3粉芯丝材电弧喷涂过程中形成了含有铝镁、铝镁包覆氧化铝、氧化铝3种不同类型的飞行粒子,添加的Al_2O_3粒径越小,铝镁包覆氧化铝飞行粒子中的铝镁膜增厚,所包覆的Al_2O_3颗粒越多。喷涂形成的扁平粒子形状复杂多样,表面不平坦,有溅射现象。制备的涂层结构致密、缺陷少,Al_2O_3粉料粒径范围为400~500μm和30~50μm制备的AlMg/Al_2O_3涂层表面的Al_2O_3颗粒平均面积含量分别为5.52%、13.54%,说明添加小粒径Al_2O_3颗粒的涂层中残留的Al_2O_3颗粒增多。在500次循环冲击试验下,AlMg涂层和AlMg/Al_2O_3涂层没有明显的径向、环形裂纹和大面积剥落现象,但存在明显的塑性变形。结论随着添加的微米级Al_2O_3颗粒粒径的减小,涂层中Al_2O_3颗粒的含量增加。制备的AlMg/Al_2O_3涂层以塑性变形吸收了大部分冲击功,降低了冲击疲劳裂纹产生的可能性,涂层与基体保持良好的结合状态。