有机转化膜对AZ31镁合金在模拟体液中腐蚀性能的影响

发布时间：2017-08-06 12:00

  本文关键词：有机转化膜对AZ31镁合金在模拟体液中腐蚀性能的影响

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【摘要】：镁合金是最轻的金属材料之一,而镁元素在地壳中含量丰富。镁及其合金的密度(~1.80g/cm3)与人体骨密度(~1.75 g/cm3)相近;此外,镁离子无毒,是人体内含量仅次于钾的细胞内正离子。因此,镁合金体现出诱人的医学应用前景。但是它在体液中的耐腐蚀性能较差,因而制约其发挥性能优势。目前,镁合金在生物医学领域应用时的防腐蚀技术主要是在其表面形成一层羟磷灰石转化膜,这种方法虽对镁合金在体液中的耐腐蚀性能有一定的提高,但种类单一,成膜工艺复杂,稳定性较差。因此开发多种清洁转化膜技术可显著扩大镁合金在生物医学上的应用前景。本文研究了植酸转化膜、海藻酸钠转化膜对镁合金在模拟体液中(SBF)耐腐蚀性能的影响。植酸和海藻酸钠都是清洁无污染,且对人体有益的物质。本文首先利用动电位极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱(eis)确定了植酸、海藻酸钠的最优成膜工艺参数,利用失重实验比较了最优成膜条件下得到的两种转化膜对镁合金在SBF中腐蚀速率的影响;然后本文借助扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)研究了最优的成膜条件下两种转化膜的表面微观形貌和组成;最后从理论上分析了转化膜的形成机理。研究的主要成果如下:1)动电位极化曲线和电化学阻抗谱结果表明:植酸转化膜的优化成膜条件为植酸溶液p H=5,浓度为2 g/L,转化温度为25℃,转化时间为50min。通过失重实验发现:经最佳条件的植酸溶液处理后的镁合金AZ31在SBF中的腐蚀速率为0.1917 g/(m2·h),与未处理的AZ31相比减小了89.48%。SEM结果表明:最优条件下形成的植酸转化膜均匀平整,裂缝少。EDS结果表明:植酸转化膜的组成元素主要有Mg,P,Na,C,结合植酸的电离方程推理成膜机理主要为,植酸转化膜的主要成分为NaPhy Mg_212-xx。2)动电位极化曲线和电化学阻抗谱结果表明:海藻酸钠转化膜的优化成膜条件为海藻酸钠溶液p H=2,浓度为2 g/L,处理温度为50℃,处理时间为40 min。失重实验表明:经最优条件的海藻酸钠溶液处理后的镁合金AZ31在SBF中的腐蚀速率为0.3625 g/(m2·h),与未处理的AZ31相比减小了80.11%。SEM结果表明:最优条件下形成的海藻酸钠转化膜均匀平整,裂缝少。EDS结果显示:海藻酸钠转化膜主要是由C,O,Mg等元素组成,成膜机理,转化酶主要成分（C_6H_7O_6）_2Mg。
【关键词】：镁合金 转化膜 植酸 海藻酸钠 电化学测试
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 镁合金的性能与使用范围9-10
• 1.1.1 镁合金的主要性能特点9
• 1.1.2 镁合金的使用范围9-10
• 1.2 AZ31 镁合金在模拟体液中的腐蚀行为10
• 1.3 镁合金的防腐蚀技术10-13
• 1.3.1 电镀10-11
• 1.3.2 阳极氧化11
• 1.3.3 有机涂层11
• 1.3.4 化学转化11-13
• 1.4 镁合金在模拟体液中的腐蚀性能的研究进展13-14
• 1.5 选题意义和研究内容14-15
• 1.5.1 选题的意义14
• 1.5.2 研究内容14-15
• 2 实验部分15-20
• 2.1 实验材料及实验仪器15-16
• 2.2 实验方法16-20
• 2.2.1AZ31 镁合金电极的制备16-17
• 2.2.2 转化膜的制备17
• 2.2.3 模拟体液的配置17
• 2.2.4 电化学测试17-19
• 2.2.5 失重实验19
• 2.2.6 表面分析实验19-20
• 3 植酸转化膜对AZ31 镁合金在模拟体液中腐蚀性能的影响20-38
• 3.1 pH对植酸转化膜腐蚀性能的影响20-25
• 3.1.1 动电位极化曲线测试（Tafel）20-22
• 3.1.2 交流阻抗谱测试（eis)22-25
• 3.2 浓度对植酸转化膜防腐性能的影响25-28
• 3.2.1 动电位极化曲线测试（Tafel）25-27
• 3.2.2 交流阻抗谱测试（eis)27-28
• 3.3 转化温度对植酸转化膜防腐性能的影响28-31
• 3.3.1 动电位极化曲线测试（Tafel）28-30
• 3.3.2 交流阻抗谱测试（eis)30-31
• 3.4 转化时间对植酸转化膜防腐性能的影响31-34
• 3.4.1 动电位极化曲线测试（Tafel）31-33
• 3.4.2 交流阻抗谱测试（eis)33-34
• 3.5 最佳条件下的失重数据分析及讨论34-35
• 3.6 成膜机理分析35-38
• 4 海藻酸钠转化膜对AZ31 镁合金在模拟体液中耐腐蚀性能的影响38-53
• 4.1 pH对海藻酸钠转化膜防腐蚀性能的影响38-42
• 4.1.1 动电位极化曲线测试（Tafel）38-40
• 4.1.2 交流阻抗谱测试（eis)40-42
• 4.2 浓度对海藻酸钠转化膜防腐性能的影响42-45
• 4.2.1 动电位极化曲线测试（Tafel）42-43
• 4.2.2 交流阻抗谱测试（eis)43-45
• 4.3 转化温度对海藻酸钠转化膜防腐性能的影响45-47
• 4.3.1 动电位极化曲线测试（Tafel）45-46
• 4.3.2 交流阻抗谱测试（eis)46-47
• 4.4 转化时间对海藻酸钠转化膜防腐性能的影响47-50
• 4.4.1 动电位极化曲线测试（Tafel）47-49
• 4.4.2 交流阻抗谱测试（eis)49-50
• 4.5 失重数据分析及讨论50-51
• 4.6 成膜机理分析51-53
• 5 结论与展望53-55
• 5.1 结论53-54
• 5.2 展望54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-61
• 附录61
• A. 作者在攻读工程硕士学位期间发表的论文61

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