随着人民的生活逐步迈入小康社会，人均寿命不断的增长，人们更加注重生活品质。但关节炎、运动创伤、老龄化等因素导致的骨伤事故在逐年增加，使得人们对人体假体植入的治疗需求日趋旺盛。骨植入物材料是生物医用材料的重要组成部分，大约占生物材料产品市场的五分之一。金属基陶瓷涂层制备的骨植入物假体，由于综合了金属良好的机械性能与陶瓷优异的生物相容性得到了快速的发展。等离子喷涂羟基磷灰石(HA）涂层人工假体在骨科和牙科临床上得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。然而，HA涂层与基体的结合强度低以及涂层在生物环境中较高的降解速度会导致涂层从基体上脱落，从而对植入物与脱落粒子周围产生不利的影响，严重威胁着植入物的长期稳定性。等离子喷涂涂层与无涂层的植入物相比并没有表现出显著改善长寿命的性能、更好的机械完整性和可靠性。
为了改善涂层与基体之间的结合强度以及涂层在生物体内的降解速度，许多学者进行了研究探索。Man和Chen等用脉冲激光在钛基上制备HA涂层，并在钛表面采用刻蚀和激光表面氮化预处理，产生的TiN树枝状骨架的网络结构为涂层与基体之间互锁提供了额外的表面积，提高了涂层的结合强度。但是脉冲激光制备涂层时，容易导致粉末的飞溅。此外，由于烧蚀羽流角的分布，所制备的涂层只有一小部分具有结构和厚度的均匀性。Ma等研究了用电泳沉积法在钛基体上制备HA涂层，在涂层厚度为400m时结合强度最高。Nahler等用电泳沉积法制备纳米HA涂层，其结合强度高达60MPa，超过了食品药品管理局(FDA）50MPa的要求。但是电泳沉积法最主要的缺点是孔隙率过大，容易使体液的渗入而导致涂层的脱落。Ozeki等研究了采用射频磁控辅助溅射系统制备了含钛量不同的涂层，发现含钛量越高，涂层的结合强度越高，超过80MPa。但溅射制备金属基HA涂层是低结晶度的，低的结晶度提高了涂层在生物体内的溶解速率。姚爽等研究了激光生成TiC涂层以提高耐摩擦磨损性能，但是TiC涂层的生物活性不高。王东生等研究了神经网络与遗传算法来优化激光熔覆工艺参数。鲍雨梅等研究了激光熔覆制备HA涂层，并进行了熔覆过程的温度场模拟，但是其制备的涂层表面形貌不平整。由于纯的HA涂层在体内的溶解度较高，将影响植入物在宿主组织上的固定。而在HA中加氟制备FHA涂层，可以降低涂层的溶解度，同时仍然保持其生物相容性。Zhang等用溶胶凝胶法在Ti-6Al-4V基体制备了含氟HA涂层[FHA，为Ca(PO4）6(OH）2-xFx]，其结合强度与纯HA涂层相比提高了35%。然而，溶胶凝胶技术也有明显的缺点，如涂层易磨损且难以控制孔隙率，制备出的无裂纹涂层，其厚度最大仅为0.5m。上述的一些方法都从一定程度上改善了涂层的结合强度，但是与等离子喷涂相比又引入了新的缺点。因此，寻找多种制备技术相结合的方法进行优缺点的互补非常重要。
本文主要研究了激光熔覆与等离子喷涂复合技术，运用梯度成分设计在Ti-6Al-4V上制备生物陶瓷涂层，首先用激光熔覆制备过渡层，然后用等离子喷涂在过渡层上制备含氟HA涂层，充分利用两种制备方法的优点，使涂层具有更好的综合性能。同时研究F含量对此技术制备的涂层物相组成、结合强度、表面形貌、生物活性的影响。
结论
1）等离子喷涂制备HA陶瓷涂层，随着F元素的加入有利于提高涂层的结晶度。
2）等离子喷涂与激光熔覆相结合的方式制备含氟HA涂层增加了涂层与基体之间的机械联锁效应，可以提高涂层与基体的结合强度，并且F元素的加入提高了涂层内部的化学键能，使得涂层结合强度从20.1MPa提高到28.4MPa。
3）在等离子喷涂制备HA涂层，粉末先加热后遇冷而收缩导致涂层易产生裂纹，而F元素的加入使得这一现象更加明显，这有利于细胞的黏附从而提高涂层的生物活性，但同时过多的裂纹容易导致使用寿命的缩短。
4）F元素的加入可以大大提高涂层的生物活性，当x=2.0时其生物活性最好，综合考虑涂层结合强度、长期稳定性以及生物活性，当x=1.0~1.5之间时涂层性能最佳。同时热处理过的涂层在SBF溶液中晶核数量远多于未热处理过的涂层，并且晶核主要长向垂直于涂层表面，而未热处理过的涂层上晶核覆盖于涂层表面，长向与涂层表面平行。
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