醫(yī)用鎂合金絲材的微弧氧化表面改性研究.pdf

1、醫(yī)用鎂合金作為一種可降解生物材料具有廣闊的應(yīng)用前景，但生理環(huán)境中腐蝕過快的缺點嚴重制約了其臨床應(yīng)用。本文通過微弧氧化技術(shù)及后續(xù)封孔處理對AZ31B醫(yī)用鎂合金絲材進行表面改性，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)以及模擬胃液、體液和腸液浸泡實驗、拉伸實驗等設(shè)備和方法研究了微弧氧化及封孔處理對鎂合金絲材表面膜層微觀組織、耐蝕性、力學(xué)性能及其降解行為的影響，研究表明:
　　隨著電解液中氟鋯酸鉀濃度的

2、增加，AZ31B鎂合金絲材經(jīng)短時間微弧氧化處理后，表面膜層的平整度和鋯含量均先增加后降低，絲材抗拉強度損失率低于5％。微弧氧化膜層主要由MgO相組成。不同濃度氟鋯酸鉀電解液微弧氧化后，鎂合金絲材經(jīng)pH=4.0的模擬胃液浸泡4天后抗拉強度均保持在213MPa以上，抗拉強度損失率約為22％。經(jīng)不同正負向電流密度、短時間微弧氧化處理后，AZ31B鎂合金絲材膜層表面平均孔徑均小于1μm，孔隙率低于10％。不同工藝參數(shù)微弧氧化后，鎂合金絲材經(jīng)pH

3、=2.5的模擬胃液浸泡2天后抗拉強度損失率不超過25％。
　　經(jīng)聚乳酸(PLLA)封孔處理后，微弧氧化AZ31B鎂合金絲材在pH=2.5的模擬胃液中浸泡2天后抗拉強度約為262MPa，強度損失率約為14％;浸泡12天后，強度損失率約為70％，質(zhì)量損失一半，直徑損失25％;浸泡13天后，質(zhì)量損失60％，直徑損失30％。鎂合金絲材質(zhì)量與直徑變化的對應(yīng)關(guān)系只有在pH=1.5的強酸性模擬胃液短時間浸泡實驗中存在，而在其它浸泡環(huán)境中，絲材直

4、徑的損失速率總是比質(zhì)量的損失速率慢。在相同的浸泡條件下，微弧氧化鎂合金絲材經(jīng)PLLA封孔的比溶膠凝膠系列(ZrO2、TiO2、SiO2)封孔的強度損失率更低。封孔處理能有效抑制浸泡過程中微弧氧化鎂合金絲材表面應(yīng)力腐蝕裂紋的生成，有利于進一步改善微弧氧化陶瓷層的耐蝕性。
　　經(jīng)PLLA封孔處理后，微弧氧化鎂合金絲材在pH=4.0的模擬胃液中浸泡2天后，抗拉強度損失率低于6％，延伸率損失50％;浸泡8天后，抗拉強度損失25％，延伸率損

5、失80％;浸泡11天后，抗拉強度損失率約為40％，彈性模量損失25％。在不同浸泡環(huán)境中，鎂合金絲材的抗拉強度、延伸率和彈性模量的降解衰減速度由快到慢均依次為pH=1.5模擬胃液、pH=2.5模擬胃液、pH=8.5模擬腸液、pH=4.0模擬胃液、模擬體液。
　　經(jīng)PLLA封孔的微弧氧化AZ31B鎂合金絲材在模擬體液中浸泡10天內(nèi)，力學(xué)強度穩(wěn)定，抗拉強度保持在300MPa以上;浸泡10天后，力學(xué)性能開始緩慢衰減;浸泡28天后，絲材抗拉