本文選題：Mg-Zn-Sr合金 + HA涂層��； 參考：《東北大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：近幾十年來(lái),生物醫(yī)用材料在不斷的發(fā)展與創(chuàng)新,多種新型材料被成功開(kāi)發(fā)。鎂合金做為生物醫(yī)用植入材料有很多優(yōu)于其他材料的性能。鎂的密度,彈性模量等物理性能與人體骨組織接近,鎂離子是人體所必須的微量元素之一。羥基磷灰石(HA)是骨骼、牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)等硬組織的主要成分。把這兩者結(jié)合到一起,即在鎂合金表面涂覆HA涂層,既保持了金屬材料良好的力學(xué)性能,還具備了HA優(yōu)良的生物相容性。本課題根據(jù)材料的力學(xué)性、可降解性和生物相容性的要求自行優(yōu)化設(shè)計(jì)了Mg-4.0Zn-1.0Sr合金及Mg-4.0Zn-2.0Sr合金。以性能更優(yōu)的Mg-4.OZn-1.0Sr合金板材為基體,在其表面制備HA涂層。并對(duì)該材料的降解性能與生物相容性進(jìn)行了研究。獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： (1)優(yōu)化設(shè)計(jì)了Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr倆種合金,對(duì)Mg-4.0Zn-1.0Sr合金錠坯進(jìn)行均勻化退火,道次間退火溫度在300℃～400℃之間,同時(shí)道次壓下量控制在10%～20%的軋制工藝條件下,軋制出了表面質(zhì)量良好的1mm厚板材。并進(jìn)行了160℃、12h的人工時(shí)效處理,其力學(xué)性能優(yōu)良,抗拉強(qiáng)度達(dá)253MPa,同時(shí)硬度值達(dá)69.78HV,最大延伸率達(dá)到13.3%。 (2)將Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr兩種合金板材在SBF中做耐腐蝕性的對(duì)比實(shí)驗(yàn),腐蝕結(jié)果為：它們的平均腐蝕速率分別為1.163g/(m2·h)和1.244gg/(m2·h);腐蝕電流密度分別為275μA/cm2(?)438μA/cm2。 (3) Mg-4.0Zn-1.0Sr合金在SBF溶液中的腐蝕規(guī)律是：點(diǎn)蝕→點(diǎn)蝕橫向延伸→形成局部腐蝕這樣的一個(gè)循環(huán)腐蝕過(guò)程。Mg-4Zn-1.0Sr合金板材耐蝕性增強(qiáng)的原因主要是晶內(nèi)析出的第二相(MgZn)能夠提高合金的耐腐蝕性,MgZn的腐蝕電位比Mg高,減小了整個(gè)腐蝕系統(tǒng)的腐蝕電流,降低了腐蝕發(fā)生的傾向。 (4)以Mg-4.0Zn-1.0Sr合金作為基體,利用直接電沉積法、前堿熱處理+電沉積+后堿熱處理倆種方法在基體表面制備HA涂層,直接電沉積法制備出了細(xì)針片狀結(jié)構(gòu)的HA,但其成分主要為Ca3(PO4)2-nH2O(TCP),需要進(jìn)一步處理才能使其轉(zhuǎn)化為HA。前堿熱處理+電沉積+后堿熱處理法在最優(yōu)工藝：電沉積溫度37℃,精確控制電壓在3V時(shí),制備出了表面平整、致密的HA涂層；片長(zhǎng)801μm、寬34μm、厚10μm。 (5)研究了HA涂層Mg-4.0Zn-1.0Sr合金與未涂層Mg-4.0Zn-1.0Sr合金在SBF溶液中的降解性,通過(guò)質(zhì)量損失法研究發(fā)現(xiàn)：未涂層的合金在8天時(shí)腐蝕速率基本穩(wěn)定在1.139g/(m2·h),而HA涂層的鎂合金在第12天腐蝕速率才穩(wěn)定在0.957g/(m2·h)。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：初始時(shí)HA涂層的自腐蝕電位較未涂層的明顯正移,腐蝕電位正移366mV以上,降低了腐蝕電流密度,顯著的增強(qiáng)了試樣的耐腐蝕性。 (6)Mg-4.0Zn-1.0Sr及HA涂層Mg-4.0Zn-1.0Sr合金的溶血率值為4.70%和3.52%,Mg-4.0Zn-2.0Sr及HA涂層Mg-4.0Zn-2.0Sr合金的溶血率值為4.60%和3.51%,均低于5.0%,具有良好的抗溶血性能。且HA涂層后其抗溶血性能提高,更適宜在人體中應(yīng)用。同時(shí)浸提液的[Mg2+]濃度較低,說(shuō)明HA涂層可降低初始[Mg2+]濃度,避免了局部[Mg2+]濃度的偏高而引起不良反應(yīng)的現(xiàn)象。 (7)通過(guò)細(xì)胞形態(tài)分析Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr合金以及經(jīng)涂層后材料3ds細(xì)胞毒性的級(jí)別均為1級(jí)輕微細(xì)胞毒性。通過(guò)MTT檢測(cè)結(jié)果分析,四種材料的細(xì)胞增殖度RGR%均在90-100%之間,亦說(shuō)明其均為1級(jí)輕微細(xì)胞毒性。經(jīng)涂層后,細(xì)胞增值度有較大程度提高,更加適合于臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
[Abstract]:Mg - 4.0Zn - 1.0Sr alloy and Mg - 4.0Zn - 2.0Sr alloy have been prepared on the surface of magnesium alloy .

( 1 ) The alloy of Mg - 4.0Zn - 1.0Sr and Mg - 4.0Zn - 2.0Sr was optimized . The annealing temperature of Mg - 4.0Zn - 1.0Sr alloy ingot was annealed at 300 鈩，

本文編號(hào)：2035965