医用镁合金表面含锌涂层的制备及其体外生物相容性研究

发布时间：2020-04-05 09:00

【摘要】：作为最轻的结构金属材料,镁合金的密度和杨氏模量与人骨接近,能有效缓解应力遮挡效应,被认为是一种革命性的可降解金属植入材料。镁合金用作可降解金属材料时,虽能避免二次手术,但在生物体内降解速度过快。微弧氧化是一种有效的改善镁合金性能的表面处理技术。本论文选用具有良好溶解性的EDTA-ZnNa_2作为含锌电解质,分别在碱性和中性溶液中,通过改变电解液组成和电参数,在有效提高镁合金耐蚀性的前提下,将对人体有益的微量元素锌引入涂层中,提高其生物相容性,实现表面膜层功能化。本论文主要开展了以下三方面的工作:(1)研究了碱性电解液中硅酸钠和EDTA-ZnNa_2浓度对微弧氧化涂层表面形貌、化学组成、相结构及其耐蚀性的影响,讨论了Si和Zn元素进入膜层的机制。实验结果表明硅酸钠在一定浓度范围内可以提高微弧氧化涂层的均匀程度、厚度、耐蚀性以及涂层中硅含量,但浓度过高,对膜层厚度及耐蚀性不利;EDTA-ZnNa_2是一种镁合金的腐蚀剂,在较小浓度范围内,EDTA-ZnNa_2能够提高膜层中Zn含量,但随着EDTA-ZnNa_2浓度增加,膜层耐蚀性降低,甚至可能导致镁合金表面不能顺利成膜。(2)在含胺盐的中性溶液中,采用正交实验研究工艺参数对含氧化膜耐蚀性和锌含量的影响。研究表明使用一步微弧氧化,能在WE43镁合金表面成功制备含锌量最高为4.12 wt.%的涂层。影响氧化膜中Zn元素含量的大小顺序为:EDTA-ZnNa_2NH_4HF_2H_3PO_4植酸;影响氧化膜耐蚀性的主次顺序为:EDTA-ZnNa_2NH_4HF_2植酸H_3PO_4,且在一定氧化时间范围内,随着氧化时间延长,膜层中Zn元素含量逐渐降低,膜层厚度有增加趋势。(3)在中性溶液中,研究EDTA-ZnNa_2浓度对含锌微弧氧化涂层表面形貌、成分、耐蚀性和生物相容性的影响。结果表明:随着EDTA-ZnNa_2浓度增加,微弧氧化膜层耐蚀性稍降低,膜层中Zn含量增加,但当EDTA-ZnNa_2浓度增加到一定程度后,膜层中Zn含量不再增加;制备的含锌微弧氧化膜层具有良好的生物相容性,在微弧氧化膜层表面细胞具有较好的细胞黏附性,未显示明显细胞毒性,能较明显促进细胞的增值和分化,当EDTA-ZnNa_2浓度为6 g/L时,氧化膜的促成骨细胞分化作用最好。
【图文】：

化电源如图 2-1 所示。该电处理，该电源采用了先进的，并且具有良好的输出波形脉冲和负脉冲输出组成。并率可在 50~3000Hz 之间调节流、恒功率三种模式。当00 V，负脉冲的电压可调节表面的变化而变化。当在恒脉冲电流的调节范围为 0~变化。工作频率可在 50~30氧化过程简化示意图表示整和电源系统。其中冷却系为两极，本试验中阴极为不

图 2-2 微弧氧化实验过程示意图Fig. 2-2 The schematic diagram of micro arc oxidation experiment.路线综合考虑微弧氧化工艺制备的氧化试样性能，，拟采取以艺，并研究氧化膜的各种性能：确定能够成膜的电解液成分正交试验适当工艺参数组合镁合金 WE43
【学位授予单位】：江西科技师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08;TG174.4

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本文编号：2614810