生物醫(yī)用鎂合金表面微弧氧化復(fù)合涂層制備及性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-15 02:19
為了提升醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Sr合金耐蝕性,滿足骨修復(fù)植入材料臨床使用要求,本文采用磷酸鹽體系作為微弧氧化電解液,在Mg-Zn-Zr-Sr合金表面制備了微弧氧化陶瓷膜層,系統(tǒng)優(yōu)化了微弧氧化(MAO)工藝參數(shù)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)鎂基體的保護(hù)性能,利用水浴法在微弧氧化膜層表面生成了致密的晶須狀的氟羥基磷灰石涂層。探討了優(yōu)化工藝參數(shù)后制備的微弧氧化試樣和氟羥基磷灰石涂層封孔的微弧氧化試樣的耐蝕性能以及其體外礦化能力,結(jié)果表明:1.在其余電參數(shù)確定的條件下,隨微弧氧化電源正向電壓的增加,Mg-Zn-Zr-Sr合金表面膜層厚度逐漸增加,組成相為MgO和Mg3(PO4)2,表層孔洞尺寸不斷增大,孔洞數(shù)量減少,正向電壓為400 V時(shí)膜層耐蝕性相對(duì)最好;隨電源脈沖頻率逐步提升,表層孔洞數(shù)量增加,孔洞尺寸減小,膜厚變化不大,脈沖頻率為600 Hz時(shí)膜層耐蝕性相對(duì)最好;隨電源正占空比增加,膜層逐漸變厚,正占空比為30%時(shí)膜層較為致密且此時(shí)耐蝕性相對(duì)最好。2.隨水浴加熱時(shí)間延長(zhǎng),微弧氧化膜層表面Ca-P化合物逐漸形核和長(zhǎng)大,水浴加熱30 mi...
【文章來(lái)源】:天津理工大學(xué)天津市
【文章頁(yè)數(shù)】:85 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
微弧氧化基本原理圖
圖 1.2 典型的微弧氧化膜層(a)表面和(b)截面形貌Figure 1.2 The (a) surface and (b) cross section morphology of micro-arc oxidation coating4 生物醫(yī)用鎂合金表面微弧氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀.1 電解液優(yōu)化MAO 膜層表面形貌、相組成以及耐蝕性均受到電解液成分的影響。為了促進(jìn)反應(yīng)過(guò)程中能更快的到達(dá)起弧電壓進(jìn)行微弧氧化反應(yīng),電解液組成十分重要。改性過(guò)程中一般選用 pH 值大于 7 的溶液的來(lái)制備 MAO 膜層。這是由于堿性含有的各種離子和微弧過(guò)程中基體試樣釋放出的的金屬離子有機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)成為帶粒子,而這些微粒會(huì)參與 MAO 膜層的形成,進(jìn)而可能改變所制備膜層的微觀。Srinivasan 等[24]采用磷酸鹽電解液體系(Na3PO4)配制了 3 種不同濃度的電解液相同的電參數(shù)條件下對(duì) AM50 鎂合金進(jìn)行微弧氧化處理,結(jié)果顯示不同種電
脈沖電源、冷卻裝置以及攪拌系統(tǒng)所構(gòu)成。其裝置模反應(yīng)中的陰極,金屬基體作為陽(yáng)極。為了得到致密性良試驗(yàn)進(jìn)程中,使用循環(huán)冷取水維持電解液溫度不高于 4見表 2.2。表 2.2 微弧氧化電解液成分Table 2.2 Composition of electrolyte of micro-arc oxidatio稱 化學(xué)式 純度 Na3PO4分析純 NaOH 分析純 具體制備過(guò)程:采用自制夾具將金屬試樣懸掛于所配制驗(yàn)過(guò)程中保持試樣同夾具接點(diǎn)處緊密觸碰,夾具其余部別連接交流電源的正負(fù)兩極。試樣不能與電解槽底部接啟電源,輸入電參數(shù),觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并記錄反應(yīng)進(jìn)程曲線。待反應(yīng)到所需時(shí)間,關(guān)閉程序,取出試樣。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Fabrication and Evaluation of a Bioactive Sr–Ca–P Contained Micro-Arc Oxidation Coating on Magnesium Strontium Alloy for Bone Repair Application[J]. Junjie Han,Peng Wan,Yu Sun,Zongyuan Liu,Xinmin Fan,Lili Tan,Ke Yang. Journal of Materials Science & Technology. 2016(03)
[2]表面涂覆含氟羥基磷灰石和缺鈣羥基磷灰石的鎂合金體外降解行為(英文)[J]. H.R.BAKHSHESHI-RAD,E.HAMZAH,M.DAROONPARVAR,M.A.M.YAJID,M.KASIRI-ASGARANI,M.R.ABDUL-KADIR,M.MEDRAJ. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(08)
[3]正向電壓對(duì)ZK60鎂合金微弧氧化過(guò)程及膜層的影響[J]. 杜翠玲,陳靜,湯莉,蘆笙,盧向雨,許蕾. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2014(05)
[4]生物可降解金屬材料體外腐蝕測(cè)試體系綜述(英文)[J]. 甄珍,奚廷斐,鄭玉峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(08)
[5]磷酸鈣表面改性鎂合金的生物腐蝕性能及細(xì)胞相容性(英文)[J]. 徐麗萍,張二林,楊珂. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(08)
[6]交變方波電源參數(shù)對(duì)鎂合金AZ91D微弧氧化的影響[J]. 常林榮,曹發(fā)和,蔡景順,劉文娟,張昭,張鑒清. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(02)
[7]醫(yī)用鎂合金表面改性研究進(jìn)展[J]. 曾榮昌,孔令鴻,陳君,崔洪芝,劉成龍. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2011(01)
[8]電壓增幅對(duì)鎂合金微弧氧化膜層性能的影響[J]. 陳明,馬躍洲,馬穎,郝遠(yuǎn). 稀有金屬材料與工程. 2010(11)
[9]正脈沖占空比對(duì)ZK60鎂合金微弧氧化陶瓷膜的影響[J]. 蘆笙,吳良文,徐榮遠(yuǎn),陳靜. 材料保護(hù). 2010(09)
[10]多孔鎂表面生物活性β-TCP涂層的制備及其細(xì)胞相容性研究[J]. 耿芳,譚麗麗,賀永蓮,楊敬玉,張炳春,楊柯. 稀有金屬材料與工程. 2009(02)
博士論文
[1]鋁合金微弧氧化陶瓷層的形成機(jī)制及其磨損性能[D]. 李均明.西安理工大學(xué) 2008
碩士論文
[1]生物醫(yī)用Mg-Zn-Ca-Mn合金及其表面微弧氧化膜層的組織結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 尤瓊雅.山東大學(xué) 2015
本文編號(hào):3495830
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微弧氧化基本原理圖
圖 1.2 典型的微弧氧化膜層(a)表面和(b)截面形貌Figure 1.2 The (a) surface and (b) cross section morphology of micro-arc oxidation coating4 生物醫(yī)用鎂合金表面微弧氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀.1 電解液優(yōu)化MAO 膜層表面形貌、相組成以及耐蝕性均受到電解液成分的影響。為了促進(jìn)反應(yīng)過(guò)程中能更快的到達(dá)起弧電壓進(jìn)行微弧氧化反應(yīng),電解液組成十分重要。改性過(guò)程中一般選用 pH 值大于 7 的溶液的來(lái)制備 MAO 膜層。這是由于堿性含有的各種離子和微弧過(guò)程中基體試樣釋放出的的金屬離子有機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)成為帶粒子,而這些微粒會(huì)參與 MAO 膜層的形成,進(jìn)而可能改變所制備膜層的微觀。Srinivasan 等[24]采用磷酸鹽電解液體系(Na3PO4)配制了 3 種不同濃度的電解液相同的電參數(shù)條件下對(duì) AM50 鎂合金進(jìn)行微弧氧化處理,結(jié)果顯示不同種電
脈沖電源、冷卻裝置以及攪拌系統(tǒng)所構(gòu)成。其裝置模反應(yīng)中的陰極,金屬基體作為陽(yáng)極。為了得到致密性良試驗(yàn)進(jìn)程中,使用循環(huán)冷取水維持電解液溫度不高于 4見表 2.2。表 2.2 微弧氧化電解液成分Table 2.2 Composition of electrolyte of micro-arc oxidatio稱 化學(xué)式 純度 Na3PO4分析純 NaOH 分析純 具體制備過(guò)程:采用自制夾具將金屬試樣懸掛于所配制驗(yàn)過(guò)程中保持試樣同夾具接點(diǎn)處緊密觸碰,夾具其余部別連接交流電源的正負(fù)兩極。試樣不能與電解槽底部接啟電源,輸入電參數(shù),觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并記錄反應(yīng)進(jìn)程曲線。待反應(yīng)到所需時(shí)間,關(guān)閉程序,取出試樣。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Fabrication and Evaluation of a Bioactive Sr–Ca–P Contained Micro-Arc Oxidation Coating on Magnesium Strontium Alloy for Bone Repair Application[J]. Junjie Han,Peng Wan,Yu Sun,Zongyuan Liu,Xinmin Fan,Lili Tan,Ke Yang. Journal of Materials Science & Technology. 2016(03)
[2]表面涂覆含氟羥基磷灰石和缺鈣羥基磷灰石的鎂合金體外降解行為(英文)[J]. H.R.BAKHSHESHI-RAD,E.HAMZAH,M.DAROONPARVAR,M.A.M.YAJID,M.KASIRI-ASGARANI,M.R.ABDUL-KADIR,M.MEDRAJ. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(08)
[3]正向電壓對(duì)ZK60鎂合金微弧氧化過(guò)程及膜層的影響[J]. 杜翠玲,陳靜,湯莉,蘆笙,盧向雨,許蕾. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2014(05)
[4]生物可降解金屬材料體外腐蝕測(cè)試體系綜述(英文)[J]. 甄珍,奚廷斐,鄭玉峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(08)
[5]磷酸鈣表面改性鎂合金的生物腐蝕性能及細(xì)胞相容性(英文)[J]. 徐麗萍,張二林,楊珂. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(08)
[6]交變方波電源參數(shù)對(duì)鎂合金AZ91D微弧氧化的影響[J]. 常林榮,曹發(fā)和,蔡景順,劉文娟,張昭,張鑒清. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(02)
[7]醫(yī)用鎂合金表面改性研究進(jìn)展[J]. 曾榮昌,孔令鴻,陳君,崔洪芝,劉成龍. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2011(01)
[8]電壓增幅對(duì)鎂合金微弧氧化膜層性能的影響[J]. 陳明,馬躍洲,馬穎,郝遠(yuǎn). 稀有金屬材料與工程. 2010(11)
[9]正脈沖占空比對(duì)ZK60鎂合金微弧氧化陶瓷膜的影響[J]. 蘆笙,吳良文,徐榮遠(yuǎn),陳靜. 材料保護(hù). 2010(09)
[10]多孔鎂表面生物活性β-TCP涂層的制備及其細(xì)胞相容性研究[J]. 耿芳,譚麗麗,賀永蓮,楊敬玉,張炳春,楊柯. 稀有金屬材料與工程. 2009(02)
博士論文
[1]鋁合金微弧氧化陶瓷層的形成機(jī)制及其磨損性能[D]. 李均明.西安理工大學(xué) 2008
碩士論文
[1]生物醫(yī)用Mg-Zn-Ca-Mn合金及其表面微弧氧化膜層的組織結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 尤瓊雅.山東大學(xué) 2015
本文編號(hào):3495830
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