摘要：TC4是目前重要的骨科、牙科植入体材料。但其生物活性差，植入体内短期内难以和生物组织牢固的结合。与人体牙和骨组织无机质结构成分相似的钙磷盐,具有良好的生物相容性和生物学活性，有利于诱导骨细胞的黏着和生长。在众多钛合金表面利用钙磷盐进行改性的方法中，获得的膜层与基体结合较差。而利用阴极液相等离子电解的方法在钛合金表面制备含钙磷盐的复合膜层，一方面陶瓷层可以提高钛合金的表面硬度、耐磨性及耐蚀性，另一方面液相阴极微弧在样品表面产生的高温有烧结作用，可以促进钙磷盐与基体的结合，同时钛合金表面形成的多孔形貌特点还有助于钙磷盐的附着与生成，促进植入后的骨细胞黏附。本课题以TC4合金为对象，利用直流电源及直流脉冲电源进行阴极液相微弧改性，在TC4表面制备出含钙磷盐复合膜层,并研究工艺参数对膜层各项性能的影响。
关键词：Ti6Al4V；阴极等离子电解氧化；羟基磷灰石；生物活性
1.钛及其合金
钛位于元素周期表中ⅣB族，原子序数22，原子量47.90。钛为银白色的高熔点轻金属，密度为 4.506 g/cm3(20℃)，熔点为1668℃，相转变温度为 882.5℃[1]。与纯钛相比，钛合金的力学性能和耐蚀性能更好。于1954年在美国成功研制的第一种实用的钛合金 Ti-6Al-4V[2]，具有良好的耐热性、强度、成形性、耐蚀性和生物相容性，因此成为应用最为广泛的钛合金，应用率占全部钛合金的 75%以上[3]。钛合金工业的发展程度已成为衡量一个国家工业水平和综合国力的重要指标[4]，因其本身具有比强度高、耐腐蚀性能优异、无磁无毒且具有良好的生物相容性、使用温度范围广等优良特性[5]，钛合金己成为全球新兴的新型功能材料、优质耐蚀结构材料和重要的生物工程材料，广泛应用于航天、兵器、化工、冶金、船舶工业、海洋开发和卫生、记忆合金等领域。
但作为生物植入材料来说，钛合金是一种生物惰性材料，与骨的结合方式属机械嵌合，而不像生物活性材料那样与骨形成分子水平的化学键合，钛合金表面 自然形成的TiO2钝化膜，诱导磷酸盐沉积的能力极差，甚至不能诱导[6]，所以对其进行表面改性已属必然[7]。
2.羟基磷灰石
羟基磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2，HA）属六方晶系，具有良好的生物活性和生物相容性，人骨的矿物相主要是HA，占骨组织的75％左右[8]，所以HA是理想的人体骨替代材料，能传导成骨，也能与新骨键合。研究[9]表明，HA-Ti-Imp植入狗体内一个月后可观察到植入位置有大量新生骨组织形成。Arun Madan [10]等人的研究同样指出，钛基羟基磷灰石在肌肉、韧带或皮下种植时，能与组织密合，无炎症或刺激反应。羟基磷灰石与周围的骨组织结合主要通过两种途径，一是HA的钙离子、磷离子与周围骨组织的钙离子、磷离子形成化学键，二是骨细胞直接沉积在 HA 的微小孔隙中，Jarcho , Tracy 等[10,12]的研究证实了这两种结合方式。
羟基磷灰石被逐渐应用于临床作为骨缺损的填充材料和人工假体的涂层，但是，HA的缺点在于生物力学性能较差，生理负荷下，在体内几个月便发生疲劳碎裂[13]。如果将其作为涂层涂覆到力学性能较好的生物惰性金属基体上，既能保留其生物活性改善基体的生物相容性，又能提高HA的强度和韧性。而钛及其合金作为生物惰性材料的代表，钛基羟基磷灰石的制备与应用越来越受到人们关注。目前，在钛基体上涂覆HA的方法主要有电化学沉积[14,15]、溶胶-凝胶法[16-18]、等离子喷涂法[19]、激光熔覆法[20]等。这些方法各有优缺点，比如激光熔覆法是线性的，不利于不规则表面的涂覆，且其高温过程会使HA分解，生物活性降低；等离子喷涂法所需设备价格昂贵，并且所得涂层成分结构与自然骨中不同。他们共同的缺点是HA与基体结合强度不高，在王文焱等人利用溶胶-凝胶法制备钛/羟基磷灰石生物涂层的研究中，得到的涂层与基体之间的结合强度最为9.3566MPa[21]。与这些方法相比，利用液相等离子电解技术[22,23]合成Ti-HA复合涂层近年来受到人们的关注。
3.阴极液相等离子电解沉积技术（PED）
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