水热法制备羟基磷灰石涂层包覆镁合金的耐腐蚀性能和快速矿化能力
发布时间：2022-02-13 21:33
生物镁合金在骨组织修复中具有良好的应用潜力,但生理条件下极易受到腐蚀,失去原有的力学性能,导致植入体在服役过程中失效。为了提高其耐蚀性能和快速诱导磷灰石的能力,采用一步水热法在镁合金上制备了微纳结构的羟基磷灰石涂层,涂层极化阻抗值达到138.680 k?·cm2,具有优异的电化学性能。在模拟体液中测试试样30 d内的体外降解性能,溶液的pH值稳定在7.10～7.60之间,腐蚀速率始终低于0.400 mm/y。在浸泡3 d时,涂层表面由羟基磷灰石形成,微纳结构能快速诱导Ca–P产物的沉积,具有良好的矿化能力。
【文章来源】：硅酸盐学报. 2020,48(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
HF预处理的镁合金表面物相组成的XRD谱、SEM照片、EDS谱和裸镁合金表面SEM照片
图1 HF预处理的镁合金表面物相组成的XRD谱、SEM照片、EDS谱和裸镁合金表面SEM照片涂层的致密度和微观结构直接影响其耐腐蚀性和矿化能力[10]。在不同水热温度下合成的HA涂层的微观形貌如图3所示。试样HT100的HA涂层致密且无裂纹，一方面是由于合适的水热条件有利于HA的生长；另一方面在于预处理层在水热过程中可以降低溶液对基体的腐蚀和溶解，防止水热反应初期产生的Mg2+对HA结晶的抑制作用。从图3a可以看出，涂层上不均匀地分布着由纳米级针状HA构建的微米级花状团簇，团簇体直径约为5μm，纳米级针状HA的直径在50～100 nm之间(图3d)。这种结构与预处理后表面生成的MgF2层的结构有关，不同结构的预处理层对后续制备的HA涂层的微观形貌会产生影响。通常采用Na OH碱处理形成Mg(OH)2来提高镁合金的短期耐腐蚀性能[17–18]。研究[14]表明，与Na OH碱预处理对比，HF酸预处理后的表层结构更有利于镁合金表面生长针状HA涂层，这种微纳结构与天然骨组织的结构相似，可有效诱导矿化层的形成[11]。随温度提高，样品HT110涂层表面上的微纳结构花状团簇排列更加致密，团簇直径有所增大，达到6～8μm。但进一步提高温度至120℃时，试样表面的HA团簇致密度反而呈现下降趋势，团簇体尺寸减小且分布不均匀，这与XRD谱HA特征峰的相对强度变化相一致。因此，110℃在镁合金上可制备较致密的微纳结构HA涂层，可为镁合金基体提供良好的保护，提高其耐腐蚀性能。
涂层的致密度和微观结构直接影响其耐腐蚀性和矿化能力[10]。在不同水热温度下合成的HA涂层的微观形貌如图3所示。试样HT100的HA涂层致密且无裂纹，一方面是由于合适的水热条件有利于HA的生长；另一方面在于预处理层在水热过程中可以降低溶液对基体的腐蚀和溶解，防止水热反应初期产生的Mg2+对HA结晶的抑制作用。从图3a可以看出，涂层上不均匀地分布着由纳米级针状HA构建的微米级花状团簇，团簇体直径约为5μm，纳米级针状HA的直径在50～100 nm之间(图3d)。这种结构与预处理后表面生成的MgF2层的结构有关，不同结构的预处理层对后续制备的HA涂层的微观形貌会产生影响。通常采用Na OH碱处理形成Mg(OH)2来提高镁合金的短期耐腐蚀性能[17–18]。研究[14]表明，与Na OH碱预处理对比，HF酸预处理后的表层结构更有利于镁合金表面生长针状HA涂层，这种微纳结构与天然骨组织的结构相似，可有效诱导矿化层的形成[11]。随温度提高，样品HT110涂层表面上的微纳结构花状团簇排列更加致密，团簇直径有所增大，达到6～8μm。但进一步提高温度至120℃时，试样表面的HA团簇致密度反而呈现下降趋势，团簇体尺寸减小且分布不均匀，这与XRD谱HA特征峰的相对强度变化相一致。因此，110℃在镁合金上可制备较致密的微纳结构HA涂层，可为镁合金基体提供良好的保护，提高其耐腐蚀性能。2.2 电化学性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]微/纳多级结构TiO2涂层的制备及生物学性能[J]. 顾静萍,谢有桃,黄利平,贺延昌,赵君,郑学斌,李红,孙晋良. 上海大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]镁合金表面介孔45S5生物玻璃陶瓷涂层的制备及体外降解性能[J]. 黄凯,蔡舒,任萌果,王雪欣,张睿悦. 硅酸盐学报. 2014(07)
本文编号：3623957
【文章来源】：硅酸盐学报. 2020,48(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
HF预处理的镁合金表面物相组成的XRD谱、SEM照片、EDS谱和裸镁合金表面SEM照片
图1 HF预处理的镁合金表面物相组成的XRD谱、SEM照片、EDS谱和裸镁合金表面SEM照片涂层的致密度和微观结构直接影响其耐腐蚀性和矿化能力[10]。在不同水热温度下合成的HA涂层的微观形貌如图3所示。试样HT100的HA涂层致密且无裂纹，一方面是由于合适的水热条件有利于HA的生长；另一方面在于预处理层在水热过程中可以降低溶液对基体的腐蚀和溶解，防止水热反应初期产生的Mg2+对HA结晶的抑制作用。从图3a可以看出，涂层上不均匀地分布着由纳米级针状HA构建的微米级花状团簇，团簇体直径约为5μm，纳米级针状HA的直径在50～100 nm之间(图3d)。这种结构与预处理后表面生成的MgF2层的结构有关，不同结构的预处理层对后续制备的HA涂层的微观形貌会产生影响。通常采用Na OH碱处理形成Mg(OH)2来提高镁合金的短期耐腐蚀性能[17–18]。研究[14]表明，与Na OH碱预处理对比，HF酸预处理后的表层结构更有利于镁合金表面生长针状HA涂层，这种微纳结构与天然骨组织的结构相似，可有效诱导矿化层的形成[11]。随温度提高，样品HT110涂层表面上的微纳结构花状团簇排列更加致密，团簇直径有所增大，达到6～8μm。但进一步提高温度至120℃时，试样表面的HA团簇致密度反而呈现下降趋势，团簇体尺寸减小且分布不均匀，这与XRD谱HA特征峰的相对强度变化相一致。因此，110℃在镁合金上可制备较致密的微纳结构HA涂层，可为镁合金基体提供良好的保护，提高其耐腐蚀性能。
涂层的致密度和微观结构直接影响其耐腐蚀性和矿化能力[10]。在不同水热温度下合成的HA涂层的微观形貌如图3所示。试样HT100的HA涂层致密且无裂纹，一方面是由于合适的水热条件有利于HA的生长；另一方面在于预处理层在水热过程中可以降低溶液对基体的腐蚀和溶解，防止水热反应初期产生的Mg2+对HA结晶的抑制作用。从图3a可以看出，涂层上不均匀地分布着由纳米级针状HA构建的微米级花状团簇，团簇体直径约为5μm，纳米级针状HA的直径在50～100 nm之间(图3d)。这种结构与预处理后表面生成的MgF2层的结构有关，不同结构的预处理层对后续制备的HA涂层的微观形貌会产生影响。通常采用Na OH碱处理形成Mg(OH)2来提高镁合金的短期耐腐蚀性能[17–18]。研究[14]表明，与Na OH碱预处理对比，HF酸预处理后的表层结构更有利于镁合金表面生长针状HA涂层，这种微纳结构与天然骨组织的结构相似，可有效诱导矿化层的形成[11]。随温度提高，样品HT110涂层表面上的微纳结构花状团簇排列更加致密，团簇直径有所增大，达到6～8μm。但进一步提高温度至120℃时，试样表面的HA团簇致密度反而呈现下降趋势，团簇体尺寸减小且分布不均匀，这与XRD谱HA特征峰的相对强度变化相一致。因此，110℃在镁合金上可制备较致密的微纳结构HA涂层，可为镁合金基体提供良好的保护，提高其耐腐蚀性能。2.2 电化学性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]微/纳多级结构TiO2涂层的制备及生物学性能[J]. 顾静萍,谢有桃,黄利平,贺延昌,赵君,郑学斌,李红,孙晋良. 上海大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]镁合金表面介孔45S5生物玻璃陶瓷涂层的制备及体外降解性能[J]. 黄凯,蔡舒,任萌果,王雪欣,张睿悦. 硅酸盐学报. 2014(07)
本文编号：3623957
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