射频磁控溅射多功能Ti6Al4V-xZn-yHAp/β-TCP涂层在3D打印钴铬钼钨合金上的性能研究：力学、腐蚀与体外生物学评价

本文推荐采用射频磁控溅射（RF magnetron sputtering）在增材制造Co-Cr-Mo-W（CCMW）合金植入体表面制备多功能Ti6Al4V-xZn-yHAp/β-TCP涂层。研究通过火花等离子烧结（SPS）制备靶材，系统评价了五种涂层（S1-S5）的性能。结果表明，含5Zn-5HAp的S5涂层具有最优的综合性能：表面粗糙度0.59μm、接触角40.9°、弹性模量187.1GPa，兼具优良电化学惰性、抗菌活性及骨传导/骨诱导能力，为骨科/牙科植入体表面功能化提供了创新解决方案。

　　

亮点

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  采用火花等离子烧结（SPS）制备新型Ti6Al4V-xZn-yHAp/β-TCP复合靶材
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  通过射频磁控溅射（RF magnetron sputtering）在直接金属激光烧结（DMLS）成形的Co-Cr-Mo-W（CCMW）合金上实现纳米级涂层沉积
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  含5%锌（Zn）的涂层呈现致密结构，而高锌/生物陶瓷涂层形成多孔形貌促进细胞增殖
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  S5涂层（Ti6Al4V-5Zn-5HAp）展现最佳亲水性（接触角40.9°）与骨整合生物活性

微观结构分析

通过扫描电子显微镜（SEM）对五种涂层（S1-S5）的表征显示，锌含量对形貌调控起关键作用。S1涂层（5% Zn）因锌的晶粒细化效应形成致密结构；当锌含量提升至12%（S2）与20%（S3）时，涂层出现明显孔隙结构。而添加5%羟基磷灰石（HAp）的S5涂层与添加5%β-磷酸三钙（β-TCP）的S4涂层均呈现开放多孔特征，这种结构特别有利于成骨细胞贴附与营养物质传输。X射线衍射（XRD）进一步证实S5涂层中HAp的结晶度最高，且与基体形成强韧结合界面。

结论

本研究成功通过磁控溅射技术在CCMW合金表面制备五种多功能涂层。综合性能评估表明，S5涂层（Ti6Al4V-5Zn-5HAp）在力学性能（弹性模量187.1 GPa）、腐蚀抗力、抗菌效能及骨再生能力方面表现突出，其特有的多孔结构与高生物活性显著促进早期骨整合。这项研究为骨科/牙科植入体表面功能化设计提供了新材料策略，凸显磁控溅射技术在生物医学涂层领域的应用潜力。