镁合金表面氟掺杂钙镁磷复合涂层的制备与性能研究

发布时间：2020-04-20 11:22

【摘要】：可降解生物骨植入材料的开发是生物材料领域最引人注目的研究。在可降解生物骨植入材料中,镁合金具有良好的力学性能,生物相容性和生物活性。然而,镁合金的过快降解极大地限制了其在临床上的应用。目前期望控制镁合金在体液中的腐蚀速率,提高镁合金的长期耐蚀性,使之保持足够的长期力学性能及生物活性,从而实现生物医用镁合金的应用。而镁合金的表面改性被认为是改善镁合金耐蚀性的重要途径之一。本文采用水热辅助溶胶凝胶法在AZ31镁合金表面制备了氟掺杂钙镁磷复合涂层。通过调节氟添加量和涂层制备工艺如溶胶pH值、水热温度及水热时间对涂层组成及形貌进行调控,进而调控复合涂层的电化学性能及长期耐蚀性。当溶胶中氟离子浓度在0.01至0.04 M范围之内,复合涂层由Mg(OH)_2、FHA和NH_4MgPO_4·H_2O组成。随着氟添加量的增加,复合涂层中物相含量发生一定变化,结构先逐渐致密后变疏松,厚度先逐渐增加后减小。当溶胶中氟离子浓度为0.03 M,溶胶pH值为10,水热温度为140℃,水热时间为6 h时,可以在镁合金表面制备出均匀致密的复合涂层。涂层厚度约32μm。在模拟体液中,复合涂层包覆镁合金试样的交流阻抗达到293 kΩ?cm~2,显著提高了镁合金的耐蚀性能。浸泡49 d内,复合涂层可以快速诱导类羟基磷灰石的生成,涂层和矿化层的总厚度持续增加,交流阻抗值一直大于100 kΩ?cm~2,49 d时试样厚度达60μm,且腐蚀速率为5.60×10~-33 mm/d。浸泡98 d内,模拟体液pH值在8以下小幅度波动。表明氟掺杂钙镁磷复合涂层可为镁合金提供长期保护作用,且有效改善其生物活性。
【图文】：

第3章 氟掺杂钙镁磷复合涂层包覆镁合金试样制备与性能研究为了提高生物医用镁合金在生理环境中的耐蚀性，本章采用水热辅助溶胶凝胶法在镁合金表面制备氟掺杂钙镁磷复合涂层，通过调节氟添加量和涂层制备工艺如溶胶 pH 值、水热温度及水热时间对涂层组成及形貌进而调控复合涂层的电化学性能及长期耐蚀性。优化制备出具有最优长期耐蚀性的复合涂层。3.1 氟添加量对复合涂层组成、形貌和耐蚀性能的影响本节旨在通过水热辅助溶胶凝胶法在镁合金表面制备氟掺杂钙镁磷复合涂层，通过调节氟添加量调控复合涂层中组成及结构，，从而调控复合涂层耐蚀性。优化得出长期耐蚀性最好时所对应的氟添加量。3.1.1 氟添加量对复合涂层组成的影响

图 3-2 不同氟添加量条件下制备氟掺杂钙镁磷复合涂层包覆镁合金试样的表面形貌图：（a）F1；（b）F2；（c）F3；（d）F4Fig. 3-2 Surface morphologies of the composite coatings: (a) F1; (b) F2; (c) F3; (d) F4.图 3-3 不同氟添加量条件下制备氟掺杂钙镁磷复合涂层包覆镁合金试样的截面形貌图：（a）
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4;R318.08

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本文编号：2634487