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TC4钛合金表面微弧氧化制备得到的膜层因热应力在膜层表面有微裂纹存在,使得膜层与基体的结合强度差,耐磨损性能欠佳。其次微弧氧化是高电压、大电流的氧化过程,膜层中物相的晶型转变不完全,导致膜层中晶相含量低,膜层的生物活性差。而为解决微弧氧化膜层的这两缺点,本文采用两步法,首先在乙酸钙-磷酸盐基础生物电解液中添加微米级石墨颗粒制备石墨复合氧化膜层,然后对其进行热氧化处理,制备得到具有良好耐磨性和生物活性的石墨复合-热氧化膜层。通过X射线衍射、扫描电镜及EDS等手段表征氧化膜层物相组成、表面微观形貌及元素分布,通过模拟体液浸泡实验评估氧化膜层生物活性;采用摩擦磨损试验机、CS电化学工作站、显微硬度计分别检测各氧化膜层的耐磨性、耐腐蚀及显微硬度。实验结果表明：(1)在常规微弧氧化过程中,当电流密度为15A/dm2,频率为600Hz,氧化时间为10min及电解液钙磷比为2时,微弧氧化膜层表面微孔孔径大小一致,分布均匀,膜层中元素Ca/P达到1.43,与人体自然骨骼中的HA钙磷比相近。(2)石墨复合氧化膜层主要以金红石、锐钛矿、钛及类羟基磷灰石结构为主晶相。随着石墨添加量的增加,氧化膜层的厚度、显微硬度、耐腐蚀性能与摩擦磨损性能逐渐提高。(3)热氧化处理会改变膜层表面结构。当热氧化温度在600℃以下时,膜层表面的结构形貌与未经热氧化处理的一致,当热处理温度超过600℃时,膜层表面的块状的熔融物数量变多,微孔数量减少,表面还有一些尺寸较大的微裂纹。(4)热氧化处理会改变膜层性能。微弧氧化膜层经热氧化处理后有助于提高膜层耐腐蚀性能,当热氧化温度为200℃时,其耐腐蚀性能最好。而热氧化处理不利于提高石墨复合氧化膜层耐腐蚀性能和耐磨损性能。(5)热氧化处理有助于提高膜层诱导磷酸钙盐的能力。当经热氧化处理的膜层在模拟体液浸泡后,其氧化膜层表面钙磷元素含量比浸泡前有所增加,其钙磷比从浸泡前的1.43左右提高到2.10左右。(6)当热氧化温度为400℃,石墨添加量为10g/l时,制备得到具有孔径一致、分布均匀的孔洞结构、耐磨性能及生物活性相对较好的氧化复合膜层。