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CaCO3和CaHPO4·2H2O粉末配比对激光熔覆原位合成羟基磷灰石涂层的影响

吕晓卫 , 林鑫 , 关泰红 , 高勃 , 黄卫东

稀有金属材料与工程

使用碳酸钙(CaCO3)和二水磷酸氢钙(DCPD,CaHPO4·2H2O)混合粉末在纯钛表面利用激光熔覆的法制备羟基磷灰石HA,Ca5(PO43(OH)涂层,研究CaCO3和DCPD的质量比对涂层相组成和微观组织的影响.研究发现,CaCO3和 DCPD之间的反应不仅在涂层中生成结晶度较高的HA,同时还生成了一定量的磷酸四钙(TTCP,Ca4P2O9),α-磷酸钙(α-TCP,α-Ca3(PO4)2),β-磷酸钙(β-TCP,β-Ca3(PO4)2)和焦磷酸钙(Ca2P2O7),且各相的含量与混合粉末的钙磷原子比有较大关系.HA只有在混合粉末的钙磷原子比大于1.54 的情况下才能生成,其含量随钙磷原子比的升高而缓慢增加;当混合粉末的钙磷原子比达到2.0时,涂层中的HA的含量达到25%(质量分数),同时涂层中还存在大量的TTCP,因此制备的涂层需要进行一定的后续热处理以增加其中HA的含量.由于制备过程中粉末之间的反应会生成大量的气体,因此制备的涂层均为多孔结构,其中用钙磷原子比为2.0的混合粉末制备的涂层中,孔隙的尺寸在100~300μm之间.粉末钙磷原子比还能影响涂层的结合强度、孔隙率和裂纹数量.随钙磷原子比的升高,涂层的结合强度和孔隙率随之下降,裂纹数量逐渐增加.

关键词: 原位合成 , 激光熔覆 , 羟基磷灰石 , 钙磷原子比

工艺参数和热处理对纯钛表面激光熔覆原位合成羟基磷灰石涂层中物相组成的影响

吕晓卫 , 林鑫 , 曹永青 , 胡江 , 高勃 , 黄卫东

稀有金属材料与工程

使用CaCO3和CaHPO4混合粉末,在纯钛表面通过激光熔覆原位合成的方法制备羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)涂层,研究了激光功率,扫描速度和热处理对涂层物相的影响,以期提高涂层中HA的含量.结果表明,低功率下,涂层的主要组成物相为磷酸四钙(Ca4(PO4)2O,TTCP),同时有少量的HA,a-磷酸钙(a-Ca3(PO4)2,a-TCP),CaO和CaTiO3;随功率的增加,涂层中的TTCP,HA和CaO逐渐减少,只剩下a-TCP和CaTiO3.与功率相比,扫描速度对涂层物相的影响较小.当激光功率为400 W时,不同扫描速度下涂层的物相没有发生明显的变化,主要物相均为TTCP.将涂层在800℃下保温5 h,然后随炉冷却,可以使涂层中的TTCP和a-TCP全部转变为HA,进而得到含HA较多的涂层.

关键词: 工艺参数 , 热处理 , 激光熔覆 , 羟基磷灰石 , 磷酸四钙

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