鈣磷生物玻璃陶瓷涂層包覆鎂合金的制備及性能研究.pdf

1、鎂及鎂合金具有良好的力學(xué)相容性、生物相容性、生物降解性以及骨誘導(dǎo)能力,有望成為新一代可降解骨植入材料。然而,鎂合金在含有 Cl-的環(huán)境中降解速率過快,短時(shí)間內(nèi)材料的力學(xué)性能大幅下降,不能起到支撐作用;同時(shí)降解產(chǎn)生大量氫氣造成皮下氣腫,使其臨床應(yīng)用受到很大限制。因此,研發(fā)具有可控降解能力的鎂合金材料具有重要的意義,而表面涂層技術(shù)是目前提高鎂合金耐蝕性的一種有效手段。
　　本文采用溶膠-凝膠結(jié)合浸漬提拉技術(shù),在 AZ31鎂合金基體表面

2、制備了CaO-P2O5-Na2O-ZnO生物玻璃陶瓷涂層,通過掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)和傅里葉紅外光譜(FTIR)研究了不同工藝參數(shù)對(duì)涂層表面形貌及組成的影響,優(yōu)化了制備工藝;通過電化學(xué)測(cè)試和體外降解實(shí)驗(yàn)研究了材料的耐腐蝕性能及磷灰石形成能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在合適的溶膠濃度及干燥條件下,可以制備出厚度為~1.00μm,且表面致密、均勻、無裂紋的CaO-P2O5-Na2O-ZnO生物玻璃陶瓷涂層。熱處理溫度對(duì)涂層的組

3、成及性質(zhì)有很大影響,在400°C~500°C,隨熱處理溫度的升高涂層中無定形相逐漸減少,有Ca2P2O7和Ca4P6O19晶相析出,且溫度越高晶相含量越多。電化學(xué)測(cè)試表明玻璃陶瓷涂層提高了鎂合金基體的自腐蝕電位和抗腐蝕電阻,降低了腐蝕電流密度,提高了材料的耐蝕性能;浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明涂層有效降低了基體在浸泡初期的腐蝕速度。相比之下400°C處理的玻璃涂層內(nèi)部應(yīng)力最低,裂紋形成的過程較為緩慢,在7天的浸泡實(shí)驗(yàn)中浸泡液pH值變化最小,試樣腐

4、蝕速度最低,浸泡后試樣表面有高鈣磷比沉積物形成,表明材料具有較好的生物活性。
　　為了進(jìn)一步延長涂層對(duì)鎂合金的保護(hù)時(shí)間,在鎂合金表面制備了CaO-P2O5-Na2O-ZnO生物玻璃/氟轉(zhuǎn)化膜復(fù)合涂層。一方面,通過化學(xué)轉(zhuǎn)化法在鎂合金表面制備與基體結(jié)合良好的氟轉(zhuǎn)化膜中間層,可以起到一定的保護(hù)效果。另一方面,中間過渡層的存在還可以有效提高后續(xù)溶膠凝膠涂層的附著力,進(jìn)一步提高涂層對(duì)基體的保護(hù)效果。電化學(xué)及體外浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與單一CaO