鎂合金表面復(fù)合生物涂層的組織結(jié)構(gòu)與耐蝕性能.pdf

1、鎂及其合金的彈性模量(40GPa)與人體骨骼很相近，將其用于人體骨骼替代材料植入人體后可以避免“應(yīng)力遮蔽”效應(yīng)，但鎂及鎂合金在生理環(huán)境中耐蝕性能差，采用表面改性方法對(duì)其進(jìn)行腐蝕控制是必要的途徑。本課題首先采用冷噴涂和磁控濺射法在鎂合金(AZ91D)表面預(yù)置一層純Ti涂層，再采用微弧氧化法對(duì)其進(jìn)行生物學(xué)活化處理。同時(shí)還制備了鎂合金微弧氧化涂層(MAO)，以便對(duì)比分析。利用SEM、XRD、EDS等手段分析涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)，采用電化學(xué)交流阻

2、抗法評(píng)價(jià)涂層的生物學(xué)耐蝕性能。
　　結(jié)果表明，冷噴涂預(yù)置Ti層(CS)厚度約100μm，表面結(jié)構(gòu)粗糙，微弧氧化處理后在Ti層表面產(chǎn)生微弧放電孔，涂層主要由Ti6O組成，還含有少量鈣、磷類(lèi)活性物質(zhì)，微弧氧化層有利于提高冷噴涂Ti層的生物學(xué)活性和致密性。磁控濺射預(yù)置Ti層(MS)厚度約5μm，內(nèi)部致密表面平整光滑。微弧氧化后，Ti層表面粗糙度增加，形成的顆粒狀物質(zhì)主要由Ti6O組成。在含F(xiàn)－和PO43－兩種電解液體系中制備鎂合金微弧氧

3、化涂層的厚度和表面孔隙率隨工作電壓的上升而增大，涂層主要由MgO和Al2O3組成，F(xiàn)－體系微弧氧化層含有生物有害物質(zhì)F，PO43－體系微弧氧化層含有生物活性物質(zhì)P。
　　鎂合金(AZ91D)及其涂層在仿生溶液中的電化學(xué)阻抗分析表明：鎂合金電化學(xué)阻抗奈奎斯(Nyquist)曲線(xiàn)呈高頻段容抗弧和低頻段感抗弧特征，隨著在仿生溶液中浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，電荷轉(zhuǎn)移電阻由560下降至170?/cm2；鎂合金微弧氧化涂層電化學(xué)阻抗奈奎斯(Nyquis

4、t)曲線(xiàn)呈雙容抗弧特征，隨著在仿生溶液中浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，雙容抗弧變成單容抗弧，且電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rt)由9300下降至60?/cm2；磁控濺射預(yù)置Ti層電化學(xué)阻抗奈奎斯(Nyquist)曲線(xiàn)呈高頻段容抗弧和低頻段感抗弧特征，未經(jīng)仿生溶液浸泡時(shí)電荷轉(zhuǎn)移電阻為41?/cm2，證明其在仿生溶液中未發(fā)生鈍化，生物學(xué)耐蝕性能優(yōu)于鎂合金；磁控濺射預(yù)置Ti層微弧氧化后，電化學(xué)阻抗奈奎斯(Nyquist)曲線(xiàn)呈單容抗弧特征，隨著在仿生溶液中浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)