本文關(guān)鍵詞：AZ91D鎂合金表面羥基磷灰石涂層的制備及耐蝕性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連海事大學(xué)》 2015年

AZ91D鎂合金表面羥基磷灰石涂層的制備及耐蝕性研究

賈理男  

【摘要】：鎂合金具有與人體相近的彈性模量,良好的生物活性和可降解性及骨誘導(dǎo)能力,作為植入性生體材料受到廣泛的關(guān)注。但是,鎂合金在人體生理環(huán)境中的腐蝕速率過快,耐蝕性能較差,限制了其應(yīng)用范圍。本文以AZ91D鎂合金為研究對象,為改善鎂合金腐蝕速率過快的問題,利用羥基磷灰石具有良好的骨誘導(dǎo)性能,分別采用液相沉淀/電泳沉積法、交流脈沖電化學(xué)沉積／水熱合成法、微弧氧化／溶膠凝膠法在AZ91D鎂合金表面制備具有良好生物相容性和耐蝕性能的羥基磷灰石(Hydroxyapatite, HA)涂層,同時考察了涂層的微觀形貌、成分、結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能和誘導(dǎo)羥基磷灰石的能力。采用液相沉淀/電泳沉積法在AZ91D鎂合金表面制備HA涂層,發(fā)現(xiàn)電泳沉積電壓為40 V時涂層表面HA晶體分布致密均勻,裂紋數(shù)目較少,裂紋網(wǎng)格區(qū)面積較大,Ca/P摩爾比為1.583,結(jié)合強度為18.28 MPa。電化學(xué)阻抗測試結(jié)果,該涂層在Hank's溶液中呈單容抗弧,表現(xiàn)出一個時間常數(shù)特征,具有較大的低頻阻抗模值和負(fù)相位角,腐蝕介質(zhì)沒有滲入至基體與HA涂層界面之間,抑制了涂層在溶液中的活性溶解。Hank's溶液中浸泡7d后涂層表面誘導(dǎo)出均勻致密以HA為主、Ca/P摩爾比為1.245的針狀晶體組成的生物膜層。由于電泳沉積技術(shù)所制備的涂層與基體之間為機械結(jié)合,沒有形成過渡相,結(jié)合強度較低。為改善涂層與基體之間的結(jié)合強度,采用交流脈沖電沉積/水熱合成技術(shù)法制備AZ91D鎂合金基HA涂層,確定最佳交流脈沖電壓為110 V,向電解液中添加NaNO3和H2O2所制備的涂層表面由絮狀和片狀HA覆蓋,晶粒尺寸減小至小于100 nm, HA晶體擇優(yōu)取向的晶面多樣化,Ca/P摩爾比達(dá)1.687,結(jié)合強度為21.03 MPa。與無電解液添加劑所制備涂層相比,該涂層腐蝕電流密度降低兩個數(shù)量級,極化電阻增大至4.900×106Ω,腐蝕速率降低至1.700×10-5 mm·a-1。在Hank's溶液中可誘導(dǎo)出以HA為主、Ca/P摩爾比為1.326的片狀和顆粒狀沉積物組成的生物膜層。基于上述研究基礎(chǔ),采用交流脈沖電沉積／水熱合成技術(shù)法制備了HA/殼聚糖／三氯化釕復(fù)合生物涂層。發(fā)現(xiàn)向電解液中添加RuCl3濃度由2.1mmol·L-1增至8.4 mmol·L-1后,HA/殼聚糖/三氯化釕復(fù)合生物涂層表面形成長約180nm、寬約50 nm的針狀HA晶體,分布均勻且致密,Ca/P摩爾比為1.678,Ru元素吸收率由29.21%升至51.62%,結(jié)合強度由27.32 MPa增大至28.22 MPa。在Hank's溶液中具有較正的腐蝕電位,較低的腐蝕電流密度,較大的阻抗模值和負(fù)相位角和良好的誘導(dǎo)HA能力。電化學(xué)沉積過程中,AZ91D鎂合金基體與水發(fā)生反應(yīng)生成鈍化膜,該鈍化膜作為過渡相并沒有達(dá)到預(yù)期的效果,耐蝕性能相對減弱,因此采用微弧氧化/溶膠-凝膠法制備HA涂層,進一步提高涂層與基體的結(jié)合強度。發(fā)現(xiàn)微弧氧化電流密度為0.5A·cm-2時所制備的HA涂層表面晶粒分布均勻,結(jié)晶度良好,Ca/P摩爾比為1.711。結(jié)合力高達(dá)41.24 MPa。與基體相比,該涂層的開路電位增至-0.454 V,腐蝕電流密度降低了三個數(shù)量級,低頻區(qū)阻抗模值達(dá)398.107 kΩ·cm2,負(fù)相位角增至85°,抑制了涂層的活性溶解。Hank's溶液中浸泡7d后誘導(dǎo)出以HA為主、Ca/P摩爾比為1.679的生物膜層。上述研究為開發(fā)鎂合金基HA生物涂層提供了理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

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10 馮崇敬;AZ91D鎂合金稀土轉(zhuǎn)化膜成膜工藝及膜層性能的研究[D];西華大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：AZ91D鎂合金表面羥基磷灰石涂層的制備及耐蝕性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：207800