AZ80镁合金氟化镁化学转化膜在侵蚀性离子溶液中腐蚀行为研究

摘要

镁合金具有良好的生物力学性能以及生物相容性，作为一种可生物降解的医用植入材料在临床上取得了良好的效果，生物体内是一个复杂的生理环境，医用植入材料受到血压、血流速度以及侵蚀性离子等作用而加速腐蚀，其中侵蚀性离子是影响植入材料腐蚀的重要因素之一，研究侵蚀性离子对镁合金腐蚀的降解机理，对镁合金作为生物医用材料的临床应用具有重要的作用； 镁合金腐蚀降解速率过快一直以来是制约其发展的一个瓶颈，然而表面处理是改善镁合金腐蚀降解的重要途径之一。其中化学转化膜由于转化处理方法简单，价格低廉，是镁合金表面处理技术中最常用的方法。本文对比研究了AZ80镁合金氟化镁化学转化膜在生理盐水、侵蚀性离子(离子来源于血浆)溶液中的腐蚀降解行为，为改善其过快的腐蚀速率，采用绿色、转化时间较短的氟化钾化学转化法，在合金表面制备了氟化镁化学转化膜。通过浸泡、电化学等测试，分析了合金的腐蚀速率，通过SEM、XRD等方法，分析了腐蚀的宏观、微观形貌、腐蚀产物，对比考察了氟化镁化学转化膜对侵蚀性离子在镁合金中腐蚀降解行为的影响。结果如下： 氯离子能够加速腐蚀，氯离子的不断侵蚀，导致已有薄弱区域的进一步破坏和新薄弱区域的出现，此外，腐蚀速率随着氯离子浓度的增大而增大。碳酸氢根能够减缓腐蚀，主要是由于在溶液中生成了比Mg(OH)2更稳定存在的Mg5(CO3)4(OH)2·5H2O；随着溶液中硫酸根离子的出现，腐蚀速率变快，可能是由于表面Mg2(OH)2SO4·5H2O腐蚀产物膜疏松多孔，不能有效的阻碍氯离子进入基体；磷酸一氢根和葡萄糖能有效的降低合金的腐蚀速率，主要是由于生成了稳定存在的Mg3(PO4)2。 浸泡实验中，合金在Cl-+HCO3-、Cl-+HCO3-+SO42-、Cl-+HCO3-+SO42-+HPO42-、Cl-+HCO3-+SO42-+HPO42-+C6H12O6较在Cl-中以失重计算的腐蚀速率分别降低了81%、74%、84%、86%。 氟化钾化学转化膜能够降低合金在生理盐水、含碳酸氢根以及磷酸一氢根中的平均析氢速率，相对非化学转化膜合金，化学转化膜合金的平均腐蚀速率分别降低了8.2%，19.4%，22.8%；化学转化膜能有效的降低合金的开路电位，增大电荷转移电阻。

目录

声明

1 绪论

1.1引言

1.2镁合金作为生物材料的优势

1.3镁合金生物材料研究现状

1.4影响镁及镁合金腐蚀的因素

1.4.1 缓冲系统和侵蚀性离子

1.4.2 应力作用

1.4.3 其他因素

1.5 提高镁合金腐蚀的主要方法

1.5.1 合金化

1.5.2 表面处理

1.6 本课题的研究意义

1.7 本课题的研究内容

2 实验材料和方法

2.1 实验材料

2.1.1 材料

2.1.2 化学试剂

2.2 实验设备

2.3 实验装置

2.4 测试方法

2.4.1 浸泡法

2.4.2 表面形貌及腐蚀产物分析

2.4.3 电化学测试

2.5 氟化镁膜层制备

2.6 实验溶液配制

3 AZ80镁合金在生理盐水溶液中腐蚀行为的研究

3.1 引言

3.2 降解速率

3.3 宏观形貌及SEM分析

3.3.1 宏观形貌分析

3.3.2 SEM分析

3.4 XRD图谱分析

3.5 电化学分析

3.5.1 开路电位分析

3.5.2 极化曲线分析

3.5.3 阻抗分析

3.6 本章小结

4 AZ80镁合金在侵蚀性离子溶液中腐蚀行为的研究

4.1 引言

4.2 降解速率

4.3.1 宏观形貌分析

4.3.2 SEM分析

4.4 XRD分析

4.5 电化学分析

4.5.1 开路电位分析

4.5.2 极化曲线分析

4.5.3 电化学阻抗分析

4.6 本章小结

5 AZ80表面氟化镁化学转化膜制备及其在生理盐水中腐蚀行为的研究

5.1 引言

5.2 氟化镁膜层制备

5.3 膜层表征

5.4 降解速率

5.5 宏观形貌及SEM分析

5.5.1 宏观形貌分析

5.5.2 SEM分析

5.6 XRD图谱分析

5.7 电化学分析

5.7.1 开路电位分析

5.7.2 极化曲线分析

5.7.3 阻抗分析

5.8 本章小结

6 化学转化膜对AZ80镁合金在侵蚀性离子溶液中腐蚀性能的影响

6.1 引言

6.2 降解速率

6.3 宏观形貌及SEM分析

6.3.1 宏观形貌分析

6.3.2 SEM分析

6.4 XRD图谱分析

6.5 电化学分析

6.5.1 开路电位分析

6.5.2 极化曲线分析

6.6 本章小结

7 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢