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(guò)快的缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了其臨床應(yīng)用。本文通過(guò)微弧氧化技術(shù)及后續(xù)封孔處理對(duì)AZ31B醫(yī)用鎂合金絲材進(jìn)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(shí)驗(yàn)、拉伸實(shí)驗(yàn)等設(shè)備和方法研究了微弧氧化及封孔處理對(duì)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(shí)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(qiáng)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(qiáng)度均保持在213MPa以上，抗拉強(qiáng)度損失率約為22％。經(jīng)不同正負(fù)向電流密度、短時(shí)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(qiáng)度損失率不超過(guò)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(qiáng)度約為262MPa，強(qiáng)度損失率約為14％;浸泡12天后，強(qiáng)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(duì)應(yīng)關(guān)系只有在pH=1.5的強(qiáng)酸性模擬胃液短時(shí)間浸泡實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度損失率更低。封孔處理能有效抑制浸泡過(guò)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(jìn)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(qiáng)度損失率低于6％，延伸率損失50％;浸泡8天后，抗拉強(qiáng)度損失25％，延伸率損

5、失80％;浸泡11天后，抗拉強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度穩(wěn)定，抗拉強(qiáng)度保持在300MPa以上;浸泡10天后，力學(xué)性能開(kāi)始緩慢衰減;浸泡28天后，絲材抗拉