鎂合金在模擬人體體液中腐蝕行為的研究.pdf

1、近年來,隨著醫(yī)用材料需求增加,生物可降解材料發(fā)展迅速。鎂合金是人體新陳代謝必需元素,具備良好的生物相容性,同時(shí)還滿足生物材料力學(xué)性能條件,目前已經(jīng)發(fā)展為最具潛力的生物可降解材料。但是鎂化學(xué)性質(zhì)活潑導(dǎo)致其耐蝕性能很差,作為可降解材料使用會因腐蝕過快而使得植入器械提前失效。在 AZ系列商用鎂合金研究較為成熟的基礎(chǔ)上,可將其應(yīng)用于生物可降解鎂合金研究。本課題的研究對象為 AZ80以及含稀土的AZ80+1Nd鎂合金。
　　本文研究了不同熱

2、處理工藝下的兩種合金在模擬人體體液中的腐蝕,得出熱處理對兩種合金腐蝕的影響規(guī)律;研究了不同PH值的模擬人體體液對兩種合金腐蝕性能的影響;研究了模擬人體體液中各個(gè)離子對合金耐蝕性的影響。通過浸泡析氫實(shí)驗(yàn)、浸泡失重實(shí)驗(yàn)以及電化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究合金在模擬人體體液中的腐蝕規(guī)律;通過對腐蝕的宏觀照片和微觀照片分析,研究其腐蝕形貌變化以及腐蝕類型;用XRD進(jìn)行腐蝕產(chǎn)物分析。
　　結(jié)果表明:固溶處理后的AZ80以及AZ80+1Nd合金耐蝕性最差,固溶

3、+時(shí)效處理后耐蝕性隨時(shí)效時(shí)間的延長,呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢。由于Nd的加入生成較為穩(wěn)定的AlNd和Al2Nd相,使得AZ80+1Nd合金耐蝕能好于AZ80合金。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明,熱處理更易影響鎂合金陽極溶解反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)得出了AZ80+1Nd合金的平均腐蝕速度和析氫量變化很小,固溶+36h時(shí)效處理后的析氫量僅有2.8ml,浸泡5天后的平均腐蝕速度為0.0433mg/cm2?day,可期望用于生物可降解鎂合金的進(jìn)一步研究。形貌觀察顯示兩種合金的腐

4、蝕類型均為點(diǎn)蝕和絲狀腐蝕。XRD分析兩種合金主要腐蝕產(chǎn)物為Mg(OH)2,其余的腐蝕產(chǎn)物還有Mg3(PO4)2、MgS2O7以及MgCO3等。
　　鑄態(tài)AZ80和AZ80+1Nd合金在不同PH值的模擬人體體液中腐蝕后,浸泡析氫和失重實(shí)驗(yàn)表明PH值與兩種合金腐蝕速度呈反比,即PH值升高,腐蝕速度降低。電化學(xué)分析可得,隨著PH值增大,自腐蝕電位逐漸增大,自腐蝕電流密度逐漸減小,兩合金腐蝕速度減小。
　　由鑄態(tài)AZ80和 AZ80

5、+1Nd合金在不同離子的溶液中腐蝕情況可得, Cl-和SO42-離子對兩合金腐蝕起到加速作用,HPO42-、H2PO4-、HCO3-和葡萄糖起到緩蝕作用,其中HPO42-與H2PO4-離子緩蝕更明顯。形貌觀察顯示兩合金腐蝕類型均為點(diǎn)蝕和絲狀腐蝕,主要的腐蝕產(chǎn)物為Mg(OH)2。同時(shí)發(fā)現(xiàn)含HPO42-與H2PO4-離子的溶液中產(chǎn)生了具有保護(hù)性作用的Mg3(PO4)2,含HCO3-離子溶液中形成少量MgCO3,而葡萄糖未直接參與腐蝕產(chǎn)物形成