等离子喷涂技术是医用植入物涂层制备的关键工艺，其核心部件阴极与阳极耗材的性能直接决定了涂层的质量与一致性。作为等离子喷枪的能量转换中心，阴极与阳极的物理状态、材料特性及工作稳定性对植入物涂层的微观结构、力学性能和生物相容性具有决定性作用。
阴极与阳极的工作原理
等离子喷枪通过阴极与阳极之间产生的高温等离子弧将喷涂材料加热至熔融或半熔融状态，并加速喷射到基体表面形成涂层。阴极负责电子发射；阳极（喷嘴）用于维持电弧稳定并约束等离子射流。二者的几何形状、表面状态及材料成分直接影响等离子弧的稳定性、热焓值及流速分布。
对涂层化学成分与相纯度的影响
医用涂层的生物学性能高度依赖于其化学成分与相纯度。阴极损耗会导致电弧闪烁和能量波动，使粉末受热不均。加热不足会导致未完全熔融的颗粒嵌入涂层，降低结合强度；过热则会引起羟基磷灰石分解，产生非生理相的磷酸三钙或氧化钙，降低涂层的生物活性与溶解稳定性。喷嘴磨损会改变气流动力学，导致涂层中相成分的不均匀性。
对涂层微观结构与力学性能的影响
阴极与阳极的协同工作状态决定了涂层的微观结构。稳定的电弧能够保证粉末颗粒以均匀的温度和速度撞击基体，形成致密且具有理想孔隙率的涂层结构。若因阴极老化或阳极烧蚀导致电弧不稳定，会形成层状结构缺陷、未结合颗粒或微裂纹，显著降低涂层的结合强度与疲劳性能。对于钛及钛合金涂层，这种缺陷还会成为应力集中点，在体内载荷下可能导致涂层剥落或植入物早期失效。
对工艺稳定性与生产经济性的影响
在医疗植入物的大规模生产中，阴极与阳极的寿命与一致性是保证工艺稳定性的关键。耗材的逐渐损耗会导致工艺参数（如电压、气体流量）发生漂移，需要频繁调整以维持涂层性能，增加了生产的不确定性与质量控制难度。高质量、长寿命的耗材虽然初始成本较高，但可通过减少停机时间、降低产品报废率以及保持批次间一致性来提升整体生产经济性。此外，耗材的可靠性还与植入物生产的可追溯性直接相关，每一批耗材的使用记录都需与植入物生产批次绑定。
耗材材料的创新与发展
为满足医用涂层对性能与一致性日益提高的要求，阴极与阳极材料也在持续创新。例如，开发新型的阴极材料，可在降低工作温度的同时提高电子发射效率，从而减少对热敏感材料的热损伤风险。这些材料的进步为喷涂更复杂的复合涂层提供了工艺基础。
结论
等离子喷枪的阴极与阳极耗材并非简单的易损件，而是直接影响医用植入物涂层性能的核心组件。其材料特性、工作状态及稳定性决定了涂层的相组成、微观结构、力学性能及生物学行为。因此，在医用植入物的等离子喷涂工艺开发与质量控制中，必须将耗材的选择、状态监控与生命周期管理纳入整体质量体系，通过保证耗材的极致一致性来实现植入物涂层的可靠性与长效性。
