AZ910鎂合金表面羥基磷灰石涂層的制備及耐蝕性研究.pdf

1、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(guò)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(duì)象，為改善鎂合金腐蝕速率過(guò)快的問(wèn)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A(yíng)Z91D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(Hydr

2、oxyapatite，HA)涂層，同時(shí)考察了涂層的微觀(guān)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A(yíng)Z91D鎂合金表面制備HA涂層，發(fā)現(xiàn)電泳沉積電壓為40 V時(shí)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(qiáng)度為18.28 MPa。電化學(xué)阻抗測(cè)試結(jié)果，該涂層在Hank's溶液中呈單容抗弧，表現(xiàn)出一個(gè)時(shí)間常數(shù)特征，具有較大的低頻阻抗模值和負(fù)相位

3、角，腐蝕介質(zhì)沒(méi)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(jī)械結(jié)合，沒(méi)有形成過(guò)渡相，結(jié)合強(qiáng)度較低。為改善涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)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110V，向電解液中添加NaNO3和H

4、2O2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(qiáng)度為21.03 MPa。與無(wú)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(gè)數(shù)量級(jí)，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?；谏鲜鲅芯炕A(chǔ)，采用

5、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(zhǎng)約180nm、寬約50nm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(qiáng)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

6、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(guò)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(guò)渡相并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果，耐蝕性能相對(duì)減弱，因此采用微弧氧化/溶膠-凝膠法制備HA涂層，進(jìn)一步提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。發(fā)現(xiàn)微弧氧化電流密度為0.5A·cm-2時(shí)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(kāi)路電位增