氟處理的鎂合金表面羥基磷灰石涂層制備及降解性能研究.pdf

1、為提高生物醫(yī)用鎂合金的耐蝕性，增加其表面活性，本文以AZ31B鎂合金為基體，經(jīng)氟化處理后，分別釆用電化學(xué)沉積法和水熱沉積法在其表面制備羥基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)涂層。采用XRD、FTIR、SEM和EDS等手段研究了涂層的物相、形貌和化學(xué)組成；通過電化學(xué)測(cè)試和浸泡試驗(yàn)考察了不同涂層在 Hank’s仿生溶液中的降解性能。
　　以Ca(NO3)2、NH4H2PO4、NaNO3及H2O2為電解液，電流密度為1 mA/

2、cm2，電化學(xué)沉積時(shí)間為2 h，在氟處理的鎂合金表面制備了HA涂層。氟化處理后鎂合金表形成MgF2轉(zhuǎn)化膜，經(jīng)飽和的Ca(OH)2溶液浸泡后表面生成由納米針狀晶體構(gòu)成的微納米孔隙膜層，增大了磷酸根離子和鈣離子的吸附面積，為磷酸鈣的形核提供了更均勻的形核位置，獲得均勻的Ca-P涂層。Ca-P涂層由長(zhǎng)約70μm、寬約30μm的片狀透鈣磷石（DCPD，CaHPO4·2H2O）晶體組成，堿熱處理后DCPD轉(zhuǎn)變成HA。電化學(xué)沉積法制備的Ca-P/M

3、gF2復(fù)合涂層提高了鎂合金的自腐蝕電位，降低了腐蝕電流密度。但電化學(xué)沉積后的氟處理鎂合金試樣的耐蝕性較電化學(xué)沉積前有所降低。浸泡5 d的DCPD晶片發(fā)生溶解，12 d后涂層表面檢測(cè)到含Cl-的點(diǎn)蝕區(qū)，而HA涂層浸泡12 d后未現(xiàn)明顯腐蝕，晶體未發(fā)生明顯溶解，表明在Hank’s溶液中HA較DCPD更加穩(wěn)定，具有更好的耐蝕性。然而HA涂層浸泡12 d的交流阻抗出現(xiàn)感抗弧，表明試樣進(jìn)入孔蝕誘發(fā)階段。
　　采用水熱沉積法以EDTA-2Na

4、Ca(C10H12N2O8Na2Ca)和KH2PO4為前驅(qū)物，在氟處理的鎂合金表面獲得了純度高、結(jié)晶性好的HA涂層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在氟處理的鎂合金表面，膜層的水熱沉積表現(xiàn)為成核速度快、晶核點(diǎn)無(wú)差別分布、晶核生長(zhǎng)快等特點(diǎn)。溶液pH值影響晶體的形貌，pH值為6時(shí)，結(jié)晶呈薄片狀，pH值為9時(shí)，結(jié)晶呈針狀；相較于0.05 M、0.15 M濃度的水熱沉積液，0.25 M的沉積液有利于試樣表面形核和晶體生長(zhǎng)。在溶液濃度為0.25M，pH值為9、沉積