磁控濺射法制備鎂基羥基磷灰石涂層的研究.pdf

1、醫(yī)用鎂合金因具有優(yōu)異的機(jī)械性能和良好的細(xì)胞相容性，使其在生物降解材料的應(yīng)用中受到廣泛的關(guān)注。但鎂及其合金在含有氯離子的生物環(huán)境中腐蝕速率快，且腐蝕產(chǎn)物氫氣可產(chǎn)生皮下氣腫，故醫(yī)用鎂合金表面改性以增強(qiáng)耐腐蝕性和生物相容性成為研究熱點(diǎn)。本論文以AZ31鎂合金為研究對象，通過金屬（銀）摻雜或微弧氧化預(yù)處理后，利用射頻磁控濺射技術(shù)制備羥基磷灰石涂層，以提高AZ31的耐腐蝕性和抗菌性能。
　　主要研究內(nèi)容和所獲得的主要研究成果如下：
　

2、　1．研究了AZ31鎂合金表面微弧氧化預(yù)處理磁控濺射法制備羥基磷灰石涂層的耐腐蝕性能。
　　目的：磁控濺射法在鎂合金表面制備HA涂層，以研究AZ31鎂合金的耐腐蝕性及生物相容性。
　　方法：采用微弧氧化法在NaSiO3-KOH溶液電解液體系中形成微弧氧化膜，再通過磁控濺射HA涂層，在AZ31鎂合金表面形成復(fù)合羥基磷灰石涂層。利用冷場發(fā)射型掃描電鏡，X射線衍射儀，及FT-IR對改性后AZ31的表面形態(tài)、元素成分及晶相結(jié)構(gòu)等進(jìn)行

3、表征。采用劃痕法測試MAO/HA涂層對AZ31的附著強(qiáng)度，用表面輪廓儀測定表面粗糙度，通過PDP極化曲線和EIS阻抗譜對其耐腐蝕性能進(jìn)行研究。
　　結(jié)果：AZ31鎂合金表面成功制備了MAO/HA復(fù)合涂層。微弧氧化電流密度0.5A/cm2時，表面可見大量均勻覆蓋微孔的涂層，鈣磷比1.79，厚度約5μm，結(jié)晶性良好。膜基結(jié)合力6.91 N，粗糙度為1.03±0.05μm。HA復(fù)合涂層在3.5％NaCl溶液中的動電位極化曲線和 EIS阻

4、抗譜結(jié)果顯示，三組試樣中MAO-HA-AZ31的腐蝕電位(-1.4166 Vvs. Ag/AgCl)最高且腐蝕電流密度(2.92×10-8 A/cm2)最低。與AZ31基底相比，MAO-HA-AZ31的腐蝕電位正移約120 mV，腐蝕電流密度值降低了36倍。
　　結(jié)論：通過微弧氧化預(yù)處理結(jié)合磁控濺射法在AZ31鎂合金表面成功制備了羥基磷灰石復(fù)合涂層，改性鎂合金的耐腐蝕性能明顯增強(qiáng)。
　　2．考察了AZ31鎂合金表面磁控濺射法

5、制備摻銀羥基磷灰石涂層的微觀結(jié)構(gòu)、晶相組成、耐腐蝕性能、抗菌性以及生物相容性。
　　目的：通過磁控濺射法在鎂合金表面制備摻銀羥基磷灰石涂層，以改善AZ31鎂合金的耐蝕性、抗菌性及生物相容性。
　　方法：采用射頻磁控濺射方法制備摻銀和不摻銀HA涂層，利用冷場發(fā)射型掃描電鏡，X射線衍射儀，及FT-IR對AZ31鎂合金的表面形貌、元素組成及晶相結(jié)構(gòu)等進(jìn)行表征。通過 PDP極化曲線對其耐腐蝕性能進(jìn)行研究。使用MC3T3-E1成骨細(xì)胞

6、對HA涂層的鎂合金進(jìn)行生物相容性研究。采用金黃色葡萄球菌對各組樣本進(jìn)行抗菌性研究。
　　結(jié)果：成功制備了摻銀HA涂層的AZ31鎂合金。復(fù)合涂層表面見大量球形銀顆粒分布的均一、致密的HA涂層，鈣磷比為1.94，結(jié)晶性良好。摻銀HA涂層的彈性模量為33.75±2.98 GPa，硬度為2.02±0.89 GPa。PDP極化曲線顯示，摻銀HA涂層組有最高的腐蝕電勢和最低的腐蝕電流密度。MTT實(shí)驗(yàn)表明，摻銀HA組無細(xì)胞毒性且能促進(jìn)細(xì)胞增殖，