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《辽宁大学》 2011年
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生物医用AZ31B镁合金表面微弧氧化膜层的制备及性能研究

王泽庆  
【摘要】:镁及镁合金具有与骨相匹配的力学性能优势和良好的生物相容性,并且还可以在体内环境中降解,所以镁合金具有作为医用骨修复材料的潜在优势,近年来吸引了众多研究者的关注。镁是一种非常轻的金属,它的密度为1.74g/cm~3,仅为铝的2/3,钢密度的2/9。镁是人体必需的营养元素,对人体的新陈代谢等生理作用至关重要。镁是人体内含量第四多的阳离子,70千克的成年人体内大约含有1mol的镁离子,其中有一半储存在骨组织中。但是纯镁在人体内特别是在含有Cl-离子的体液中的降解速度较快而提前失效,阻碍了其在临床中的应用,因此考虑对镁合金进行表面改性来提高镁合金的耐性性能。本文采用的是微弧氧化方法处理镁合金。 微弧氧化技术(MAO),又名等离子体氧化技术(PEO),是一种新颖的并且有相当发展前景的表面改性技术。其原理是将Al、Mg、Ti等有色金属置于适当的电解质溶液中,采用外加高电压模式在表面原位形成陶瓷质氧化膜。由此技术制备的膜层相对于基体在耐蚀性和耐磨性上均有很大程度的提升。 本文主要研究了AZ31B镁合金,对其进行了表面微弧氧化处理,并且优化了微弧氧化处理工艺,同时对镁合金微弧氧化膜的微观形貌、相组成、成膜机理、耐性性能和溶血性能等进行了深入系统的研究。本论文的主要结论归纳如下: 将镁合金样品在碱性的硅酸盐溶液中进行微弧氧化处理。通过对镁合金微弧氧化膜层运用SEM、XRD等测试手段,来分析膜层表面的微观形貌和相组成。从SEM中可以对膜层的表面和截面进行表征,膜层的表面呈现微孔结构并且出现细小的裂纹,膜层的厚度为20~30μm,膜层内部均匀致密。XRD结果分析表明,微弧氧化膜层表面主要由MgO、Mg_2SiO_4和少量的MgF_2相组成。另外,对EDS和XPS分析也可以得出,在膜层表面主要含有Mg、O、Si和F等四种元素。 通过电化学测试分析结果得出,经过微弧氧化处理的镁合金比未处理的镁合金在耐蚀性能方面有较大的提升。此外,通过浸泡实验也可以看出,微弧氧化处理后的镁合金样品在浸泡一段时间内,样品表面仍保存完好未出现明显的破坏,表面有磷酸盐生成。微弧氧化层的结合强度能符合医用植入材料的要求。溶血试验结果显示,微弧氧化处理过的镁合金的溶血性能达到医用植入材料的要求。
【学位授予单位】:辽宁大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.4

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