镁合金表面氟转化层降解过程的电化学阻抗谱

为改善镁合金的生物降解性能,在镁合金AZ31表面制备氟转化层,研究氟转化层的电化学阻抗谱(EIS)在Hank’s仿生溶液中随浸泡时间的变化,并结合浸泡过程中氟转化层表面形貌和成分的变化,探讨氟转化层的形成机理及在仿生溶液中的降解行为。结果表明:氟处理后镁合金表面生成Mg F2转化膜,反应过程中氢气的产生在膜层表面生成不贯穿膜层的孔隙;在Hank’s仿生溶液浸泡过程中,氟转化层电阻随浸泡时间的延长而降低,氟化镁层缓慢溶解并生成氢氧化镁。同时,溶液中的Ca2+、HPO42-和PO43-等离子沉积在表面;由于氟转化层表面存在微孔,浸泡15 min时,小孔腐蚀过程已经开始;浸泡至7 d时,孔核表面区域的膜层溶解穿透,进入腐蚀孔的发展阶段;浸泡至15 d时,发生明显点蚀;氟转化层微孔处溶解速度较大,导致Cl-渗透至基体,镁合金发生点蚀,点蚀产生的腐蚀产物在孔中堆积形成胞状突起。     

氟处理的镁合金表面电化学沉积Ca-P涂层的研究

为改善镁合金的耐蚀性和生物相容性,以氟处理的AZ31镁合金为基体,通过Ca(OH)2处理后使其表面改性,用电化学沉积法在其表面制备了Ca-P涂层。通过SEM、EDS、XRD和FTIR分析了涂层的形貌、化学成分和相组成。结果表明:经HF酸处理后,镁合金表面形成具有微孔的氟转化层,氟转化层在Ca(OH)_2溶液浸泡后形成具有微纳米孔隙的CaF_2层;相比于未经Ca(OH)_2处理的氟转化膜表面,具有微纳米孔隙的富钙层更有利于诱导含磷基团和钙离子的形核,电化学沉积所得的Ca-P涂层更致密均匀,晶体结晶更完整;电化学沉积后的涂层由长约70μm、宽约30μm的片状透钙磷石(DCPD,CaHPO_4·2H_2O)晶体组成,碱热处理后涂层表面形成大量绒毛状物质,DCPD转变为HA,HA涂层也是由呈花簇状生长的片状晶体构成。     

镁合金表面MgF_2/HA复合涂层的体外降解性能

为改善镁合金的耐蚀性和生物相容性,利用化学处理和电化学沉积法在镁合金AZ31表面制备MgF_2/HA复合涂层。采用Hank’s仿生溶液中浸泡和电化学阻抗(EIS)的方法,结合浸泡过程中涂层EIS谱和表面形貌成分的变化,研究MgF_2/HA涂层的体外降解行为。结果表明:在Hank’s仿生溶液浸泡过程中,涂层电化学阻抗谱的高频容抗弧明显减小,涂层电阻随浸泡时间而降低。浸泡至5 d时,出现感抗弧,涂层表面区域产生腐蚀孔核。浸泡至8 d时,镁合金基体发生点蚀,点蚀产生的腐蚀产物在孔中堆积形成胞状突起。浸泡至12 d时,Cl-渗透至镁合金基体,涂层表面形成MgCl_2结晶。浸泡过程中,表面涂层未发生脱落和明显的溶解,降解以溶液渗透至基体,然后发生局部点蚀为主。