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相容性、生物相容性、生物降解性以及骨誘導能力,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,短時間內(nèi)材料的力學性能大幅下降,不能起到支撐作用;同時降解產(chǎn)生大量氫氣造成皮下氣腫,使其臨床應用受到很大限制。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,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;通過電化學測試和體外降解實驗研究了材料的耐腐蝕性能及磷灰石形成能力。實驗結(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。電化學測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;浸泡實驗結(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)部應力最低,裂紋形成的過程較為緩慢,在7天的浸泡實驗中浸泡液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。
　　為了進一步延長涂層對鎂合金的保護時間,在鎂合金表面制備了CaO-P2O5-Na2O-ZnO生物玻璃/氟轉(zhuǎn)化膜復合涂層。一方面,通過化學轉(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,進一步提高涂層對基體的保護效果。電化學及體外浸泡實驗結(jié)果表明,與單一CaO