微弧氧化制備Zr基非晶合金表面涂層及其生物相容性研究.pdf

1、本課題選用Zr46(Cu4.5/5.5Ag1/5.5)46Al8(at.％)(ZrCuAlAg)非晶合金為研究對(duì)象，利用微弧氧化表面改性技術(shù)對(duì)其處理，在其表面制備了出具有生物活性的涂層，通過改變微弧氧化電壓參數(shù)和時(shí)間參數(shù)探討了非晶合金表面涂層的形成機(jī)理，通過電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)、血液相容性試驗(yàn)、口腔黏膜刺激試驗(yàn)和動(dòng)物皮下植入試驗(yàn)等系列試驗(yàn)，綜合評(píng)價(jià)了微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金的生物相容性。
　　對(duì)ZrCuAlAg非晶合金進(jìn)行了表面

2、改性處理，優(yōu)化設(shè)計(jì)了微弧氧化電解液的成分比例，在不同微弧氧化電壓條件下制備了ZrCuAlAg非晶合金的表面涂層，觀察分析了微弧氧化電壓對(duì)涂層表面顯微形貌和元素成分含量的影響，研究發(fā)現(xiàn)，涂層表面形貌為多孔狀結(jié)構(gòu)，涂層中含有基體合金和電解液的組成元素，涂層中的Cu和Al元素的含量顯著低于鑄態(tài)非晶合金，其中350 V電壓時(shí)涂層中Ca/P值達(dá)到1.65左右，Cu和Al元素分別為13.38%(wt.%)和2.62%(wt.%)。XRD分析發(fā)現(xiàn)，表

3、面涂層中存在ZrO2、SiO2和羥基磷灰石(HA)等物相，HA的出現(xiàn)表明微弧氧化制備的非晶合金涂層具有良好的生物活性。在350 V電壓下，通過研究不同微弧氧化時(shí)間對(duì) ZrCuAlAg非晶合金表面涂層厚度的變化規(guī)律，探討了微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金表面涂層的形成機(jī)理。
　　對(duì)不同電壓條件下微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金進(jìn)行了電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)，結(jié)合電極化曲線和相應(yīng)的電化學(xué)參數(shù)，評(píng)價(jià)其耐腐蝕性能。研究發(fā)現(xiàn)，在0.9%NaCl溶液、

4、0.5 mol/LH2SO4溶液和PBS溶液中，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金的腐蝕傾向性均低于鑄態(tài)非晶合金和Ti-6Al-4V合金，即微弧氧化后ZrCuAlAg非晶合金具有更好的耐腐蝕性，且350 V條件下微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金的耐腐蝕性能最佳。通過對(duì)電化學(xué)腐蝕后各種合金試樣在PBS溶液中析出離子的含量進(jìn)行測(cè)試分析，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金有毒元素(如Al和Cu)的析出量小于鑄態(tài)非晶合金，這表明，微弧氧化ZrCuA

5、lAg非晶合金具有更好的生物安全性。
　　對(duì)不同電壓條件下微弧氧化 ZrCuAlAg非晶合金進(jìn)行了溶血率、凝血酶原時(shí)間、部分凝血酶原時(shí)間、體外動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間和血小板黏附數(shù)量等試驗(yàn)，結(jié)果表明，微弧氧化能夠顯著提高 ZrCuAlAg非晶合金抗凝血性和抗血栓性，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金具有良好的血液相容性。
　　對(duì)不同電壓條件下微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金進(jìn)行了體內(nèi)生物相容性評(píng)價(jià)，動(dòng)物口腔黏膜試驗(yàn)評(píng)定結(jié)果顯示，微弧氧化