电沉积制备镁合金HA涂层的组织及其可降解性能

采用碱热处理＋电沉积＋碱热处理相结合的工艺,在Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材表面制备羟基磷灰石（HA）涂层。利用X射线衍射和SEM对涂层的组织和形貌进行了分析,对合金板材及HA涂层板材在SBF溶液中的可降解性能进行了研究,结果表明：通过前碱热处理＋电沉积＋后碱热处理的方法在电沉积温度50℃,电压10 V条件下,在Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材表面制备出了平整、致密的HA涂层,其Ca/P的比值（1.72）与人骨的（1.67）相近;HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材在SBF溶液腐蚀过程中,发现3 d时腐蚀液穿过HA涂层开始浸蚀基体。随着腐蚀时间的延长,部分点蚀的直径扩大,构成局部腐蚀;HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材在SBF溶液中的初始腐蚀速率低于未涂层的合金板材,其在SBF溶液中的初始pH值的变化低于未涂层的,随降解时间延长,pH变化幅度开始增大,10 d后pH值平均值约为9.2,随后逐步趋于稳定;HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材在SBF溶液中的初始自腐蚀电位与未涂层的相比正移200 mV以上,亦说明了其在SBF溶液中的初始腐蚀速率低于未涂层的,但是随着涂层的脱落将促使腐蚀速率增大。     

Mg-4.0Zn-2.0Sr-0.4Ca合金复合涂层的耐腐蚀性能

通过环保型阳极氧化工艺及聚合沉积技术在生物材料Mg-4.0Zn-2.0Sr-0.4Ca合金表面逐层制备阳极氧化膜、SiO₂溶胶凝胶、聚多巴胺(PDA)和壳聚糖(CS)复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)观察涂层形貌并确定相组成,采用电化学测试、SBF浸泡试验比较涂层对合金耐蚀性能的影响。结果表明,制备的复合涂层致密完整无缺陷。在SBF溶液中,复合涂层随腐蚀时间的延长逐渐产生裂纹并破碎,产生较小的腐蚀坑,腐蚀在一定程度上被控制在表面,而无涂层Mg-4.0Zn-2.0Sr-0.4Ca合金在SBF溶液中的腐蚀以点蚀和局部腐蚀为主,且腐蚀程度随腐蚀时间的延长而加剧。复合涂层在SBF溶液中的腐蚀电流密度、腐蚀电位和平均腐蚀速率分别为5.7039 μA/cm²、-1.4203 V(vs SCE)和0.163 g/(m²·h),均优于无涂层镁合金,且平均腐蚀速率降幅达50%以上,说明制备的复合涂层可显著提高Mg-4.0Zn-2.0Sr-0.4Ca合金的耐腐蚀性能。     

氧化钛涂层对医用镁合金降解行为的影响

采用直流磁控溅射法在医用Mg-Zn-Y-Nd合金表面制备氧化钛涂层,研究了氧化钛涂层对镁合金在Kokubo’s模拟体液(SBF)中的降解速率和降解行为的影响。结果表明,镁合金经过氧化钛涂层改性前后的降解速率分别为1.39mm/y和0.61mm/y,氧化钛涂层在减缓镁合金基体降解速率的同时也提高了基体降解的均匀程度。在SBF中浸泡24h后氧化钛涂层基本维持原貌,镁合金基体未发生降解,浸泡72h后SBF可穿透涂层到达基体,使基体降解并产生氢气,导致涂层出现微小的突起,微米级的氧化钛碎片开始脱落。浸泡336h后,涂层由整体状分裂成离散状,并粘附在基体表面,减轻了Cl~-离子对基体的侵蚀作用。     

新型PEO/纳米结构ZrO_2镁合金涂层的抗菌活性及腐蚀行为（英文）

为了增强镁合金的耐腐蚀性和抗菌活性,先采用等离子体电解氧化(PEO)在镁合金上制备一层结合层,再用空气等离子喷涂(APS)制备纳米结构ZrO_2表面涂层。采用电化学试验研究涂层样品的腐蚀行为,采用琼脂扩散法对其进行大肠杆菌病原菌抑菌活性评价,并与无涂层样品进行对比。与PEO涂层和无涂层镁合金相比,PEO/纳米ZrO_2涂层样品的腐蚀电流密度最低,电荷传递阻力最高,相位角和阻抗模量最高。PEO结合涂层被纳米ZrO_2表面涂层完全密封,能够显著延缓侵蚀性离子向镁合金表面迁移,显著提高镁合金在模拟体液(SBF)中的耐蚀性。此外,PEO/纳米ZrO_2涂层的抗菌活性也高于PEO涂层和无涂层镁合金,这是由于ZrO_2纳米颗粒通过作用于细胞膜而降低了大肠杆菌的生长速率。     

镁合金AZ31表面磷酸盐涂层在人工血浆中的降解行为

采用浸涂法在镁合金AZ31表面上制备了磷酸盐涂层,采用浸泡腐蚀、电化学等方法研究了涂层在人工血浆溶液中的腐蚀速率和降解行为,利用电子探针(EPMA)测定涂层的表面形貌及化学成分。结果表明,磷酸盐涂层使镁合金AZ31在人工血浆中的腐蚀速率明显降低,受腐蚀区域缩小,腐蚀程度降低。     

镁合金表面等离子喷涂钙/磷涂层在SBF中的降解行为研究

采用大气等离子喷涂在镁合金AZ31B表面制备了可降解钙/磷涂层。利用XRD、SEM、EDS分析了涂层的相组成、结晶度及在人体模拟液(SBF)中浸泡前后的显微形貌和元素组成,根据pH值和降解速率研究了涂层的体外降解性能。研究表明:钙/磷涂层与镁合金基体紧密结合,致密度高,涂层由较难降解的HA相和较易降解的Ca3(PO4)2、Ca4P2O9和CaO组成,涂层中HA结晶度为49.3%。生物降解性能研究显示,钙/磷涂层材料在SBF溶液中的pH值和降解速率均小于镁合金基体,且较小的变化幅度使涂层材料的降解行为控制在稳定范围内。     

Mg-4.0Zn-2.5Sr合金HA涂层体外降解及生物相容性

通过电沉积工艺在生物材料Mg-4.0Zn-2.5Sr合金表面制备HA涂层,对比研究了HA涂层与无涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金在Hank’s溶液中的降解性能及生物相容性。结果表明:通过电沉积工艺电压5 V,温度50℃,时间2 h后,再经过后碱热处理2 h可制备出组织细小、致密、均匀并与基体有良好结合的HA涂层。Mg-4.0Zn-2.5Sr合金在Hank’s溶液中的最终腐蚀速率为0.264 g/(cm~2·h)。HA涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金在Hank’s溶液中最终腐蚀速率为0.163 g/(cm~2·h)。电化学分析发现HA涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金的腐蚀电位是-0.801 V,明显高于无涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金的腐蚀电位-1.33 V,说明经过HA涂层后镁合金的抗腐蚀性能获得提高。HA涂层与无涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金的细胞溶血率均在生物材料5%的允许范围之内,作为生物材料使用时均不会发生溶血现象。HA涂层与无涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金的细胞增殖率均超过96%,为1级细胞毒性,通过细胞形貌特性分析也证明了二者的细胞毒性作用非常小,满足生物材料细胞毒性的要求。     

4种铸造镁合金在SBF溶液中的腐蚀行为研究

比较了ZK60、AM60、AZ31和AZ91D等4种铸造镁合金在SBF模拟体液中浸泡72 h的腐蚀性能。利用SEM观察了镁合金腐蚀后的显微形貌,根据失重法计算了镁合金的腐蚀速率,采用极化曲线和电化学阻抗方法进一步评价了镁合金的耐蚀性。研究表明,AZ91D合金腐蚀速率最低,并且呈均匀腐蚀。AZ31合金耐蚀性最差,且点蚀严重,AM60和ZK60合金的耐蚀性相近。     

热声耦合法制备氟化镁钠膜机制及其生物腐蚀性能

采用热声耦合法在Mg-Gd-Zn-Zr镁合金表面制备氟化镁钠膜,用点滴法、电化学法和析氢腐蚀法评定其耐蚀性,用扫描电子显微镜（SEM）及能谱仪（EDS）分析氟化镁钠膜表面形貌及成分。结果表明,热声耦合法制备的氟化镁钠颗粒尺寸细小;氟化镁钠膜的变色时间随工艺时间延长而增大;氟化镁钠膜显著提高镁合金在模拟体液（SBF）中的容抗弧半径和阻抗值,降低其腐蚀电流密度和析氢速率;氟化镁钠膜具有促进钙磷沉积作用,其降解形成的新氟化物 磷酸盐膜具有进一步保护镁合金基体作用。     

AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层的耐腐蚀性能

为提高AZ31B镁合金表面的耐腐蚀性能,用火焰喷涂方法在镁合金表面制备Al-Mg_2Si复合涂层。采用XRD、SEM和EDS分析涂层的物相组成、微观组织及元素分布;通过电化学试验测试样品在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位、腐蚀电流密度;通过3.5%NaCl溶液浸泡试验测试样品的腐蚀速率;并测试涂层的显微硬度。结果表明:涂层中的主要物相有Mg_2Si、Al,组织比较致密,元素分布均匀。Tafel极化曲线测试表明,Al-Mg_2Si涂层样品与AZ31B镁合金样品相比腐蚀电位从-1.489 V正移到-1.366 V,腐蚀电流密度从2.817×10~(-3) A/cm~2降低到1.198×10~(-3) A/cm~2。浸泡试验结果表明,喷涂Al-Mg_2Si的镁合金的腐蚀速率明显低于没有喷涂的镁合金。显微硬度测试表明,涂层的显微硬度集中分布在259~308 HV0.05之间,镁合金为50~60 HV0.05。因此在AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层可以提高其耐腐蚀性能,表面硬度显著提高。     

悬浮液等离子喷涂制备FHA/CS复合涂层

目的 采用悬浮液等离子喷涂技术（SPS）在纯钛表面制备氟代羟基磷灰石/硅酸钙（FHA/CS）生物复合涂层。方法 利用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）及能谱仪（EDS）对复合涂层的物相组成、组织结构和显微形貌进行分析。通过动电位极化测试和体外生物活性测试,分析复合涂层在模拟体液（SBF）中的腐蚀行为和类骨磷灰石形成能力。通过电感耦合等离子体光谱仪（ICP）分析涂层中Ca2+的释放行为,评估复合涂层的化学稳定性。采用划痕法表征涂层的结合强度。结果 SPS制备的复合涂层具有粗糙的表面和层片堆叠结构。涂层中FHA和CS两相分布均匀,结晶性良好。复合涂层临界载荷达到111.43 N,比单一FHA涂层提高62.5%。与纯钛相比,涂层样品具有较高的腐蚀电位（Ecorr）和较低的腐蚀电流密度（Jcorr）。在SBF溶液中浸泡3天,涂层样品表面被类骨磷灰石完全覆盖。ICP结果表明,复合涂层中Ca2+释放速率低于单一CS涂层。结论 通过SPS在纯钛表面制备的FHA/CS复合涂层具有良好的生物活性、耐腐蚀性能和与基体的结合强度,复合涂层中FHA组分的存在有利于提高涂层的化学稳定性。     

镁合金支架材料AZ81表面PLGA(PTX)/PLLA/MAO涂层的研究

在AZ81镁合金表面制备了抗腐蚀和药物释放复合涂层,并对其耐蚀性、药物释放性能及生物相容性进行研究。DSC和红外光谱数据表明,紫杉醇均匀分散在PLGA体系中。药物释放数据表明30 d后,药物释放率在80%左右。SEM、电化学阻抗、极化及镁离子释放数据表明,PLLA涂层通过有效填充微弧氧化膜表面的微孔与裂缝提高了镁合金的耐腐蚀性。血液和细胞实验表明涂层镁合金血液相容性良好,无细胞毒性。     

挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金的力学行为及腐蚀性能研究

研究了挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2镁合金的位伸行为和压缩行为,探讨了合金在不同PH值的SBF模拟体液中的电化学极化曲线和阻抗谱,以评定合金的腐蚀性能,为镁合金植入材料的制备提供依据。结果表明：挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金表现出准解理断裂的特征,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为279 MPa、251 MPa和11%,抗压强度为330 MPa。腐蚀介质的PH值对合金的腐蚀性能有显著影响。随着腐蚀介质PH值升高,阻抗谱弧半径大幅度增大,合金的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,合金的腐蚀速率明显下降。在阻抗谱的低频端出现了一个时间常数。PH值为7.2和10的SBF溶液中的瞬时腐蚀速率分别为4.1 mm/a和0.2 mm/a。     

Mg-3Zn-0.5Zr合金在SBF中的腐蚀行为与细胞毒性

对Mg-3%Zn-0.5%Zr(质量分数)合金在模拟体液(SBF)中的腐蚀行为和电化学行为进行了深入研究,并采用浸提液法评价其体外细胞毒性。结果表明:Mg-3Zn-0.5Zr合金在SBF中快速发生腐蚀反应,生成致密的Mg(OH)2膜层,浸泡5 d后合金表面出现轻微腐蚀凹坑,但并未随时间延长而拓展,与此同时开路电位曲线出现微小波动,合金失重量开始迅速增加,12 d后凹坑得到修复,表面Ca-P沉积物增多,相应的腐蚀速率也从之前的6.5×10-4 cm-2·h-1降低到2.0×10-4 cm-2·h-1左右。由于Mg-Zn第二相在基体中的均匀分布以及合金表面致密的Mg(OH)2膜层对SBF中Cl-的阻挡作用,合金仅发生轻微点蚀,且表现出一定的"自修复"能力。合金浸提液培养的L929细胞的增殖率较高,表现出轻微细胞毒性。     

挤压态Mg_(99.2)Ca_(0.6)Mn_(0.2)合金的力学性能及在模拟体液中的腐蚀性能研究（英文）

研究了挤压态Mg_(99.2)Ca_(0.6)Mn_(0.2)镁合金的拉伸行为和压缩行为,探讨了合金在不同pH值的SBF模拟体液中的电化学极化曲线和阻抗谱,以评定合金的腐蚀性能,为镁合金植入材料的制备提供依据。结果表明:挤压态Mg_(99.2)Ca_(0.6)Mn_(0.2)合金表现出准解理断裂的特征,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为279 MPa、251 MPa和11%,抗压强度为330 MPa。腐蚀介质的pH值对合金的腐蚀性能有显著影响。随腐蚀介质pH值增大,阻抗谱弧半径大幅度增大,合金的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,合金的腐蚀速率明显下降。在阻抗谱的低频端出现了一个时间常数。合金在pH值为7.2和10的SBF溶液中的瞬时腐蚀速率分别为4.1和0.2 mm/a。     

触变成型镁合金AZ91D在NaCl水溶液中的腐蚀行为

用失重法、金相显微镜和扫描电镜（SEM）研究了金属型铸造镁合金AZ91D和触变成型镁合金AZ91D在3．5％NaCl水溶液中的腐蚀行为与组织之间的关系。结果显示：触变成型镁合金的耐蚀性高于金属型铸造镁合金是因为微观组织的不同所致。在腐蚀初期，触变成型镁合金内层试样腐蚀速率高于表层试样，这是由于表层组织中的卢相含量高于内层组织；随腐蚀进行，腐蚀速率基本一致腐蚀主要发生在阳极（共晶α相和α相）区域，卢相作为电偶腐蚀的阴极。电偶对的腐蚀电位、相对位置和面积比是影响触变成型镁合金腐蚀速率的主要因素。     

可生物降解镁及镁合金表面改性研究进展

生物医用镁及镁合金可降解吸收,具有良好的生物相容性,弹性模量与人体骨接近,是理想的人体植入物材料。在体液环境中,医用镁合金腐蚀速率较快,常常导致植入物过早失效。对镁合金表面进行适当改性,可调控合金降解速率、提高生物相容性。最常见的表面改性方法是在镁合金表面生成保护性涂层,这些涂层主要包括可降解高分子涂层和一些无机涂层。综述了近几年可生物降解镁及镁合金的表面改性涂层及改性技术的最新研究动态,探讨了镁及镁合金表面制备无机涂层和可降解高分子涂层的一些改性方法;简要介绍了阳极氧化、微弧氧化、离子注入、溶胶-凝胶、等离子喷涂及化学沉积等表面改性方法的原理,并比较其优缺点;提出了可生物降解镁及镁合金表面改性涂层研究中面临的问题,并展望了未来发展方向。     

镁合金表面等离子喷涂Al2O3-TiO2陶瓷涂层的耐腐蚀性研究

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al2O3-13％TiO2陶瓷复合涂层,对涂层的微观组织进行了观察分析,测试了涂层的表面硬度.通过极化曲线和浸泡腐蚀试验,对比研究了镁合金基材及喷涂陶瓷涂层的试样在5％ NaCl溶液中的耐腐蚀性能.结果表明:涂层镁合金试样的硬度和耐腐蚀性优于基体镁合金,但当腐蚀液透过涂层孔隙时...     

表面涂覆含氟羟基磷灰石和缺钙羟基磷灰石的镁合金体外降解行为(英文)

通过电化学沉积方法,在生物降解镁合金表面覆盖含氟羟基磷灰石(FHA)涂层和缺钙羟基磷灰石(CDHA)涂层。采用X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱研究涂层特性。结果表明:涂覆纳米FHA涂层的样品具有垂直于样品表面的纳米针状结构,比涂覆CDHA涂层样品的结构更致密和更均匀。纳米FHA涂层比纳米CDHA涂层具有更小的晶粒尺寸,分别为65 nm和95 nm。然而,CDHA涂层比FHA涂层更厚,厚度分别为19μm和15μm。通过极化、浸泡和析氢实验研究的腐蚀行为表明:纳米FHA涂层和纳米CDHA涂层显著降低腐蚀速率并引起钝化。纳米FHA和纳米CDHA涂层可以加速骨状磷灰石层的形成,相比未覆盖的镁合金可以显著减少溶出速率。纳米FHA涂层能对镁合金提供有效的防护并具有更高的腐蚀性能。因此,覆盖纳米FHA涂层的镁合金在整形外科领域具有良好的应用前景。     

温度对AZ91D镁合金初期大气腐蚀行为的影响

采用金相显微镜、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X-射线衍射（XRD）研究温度对AZ91D镁合金初期大气腐蚀的影响,并且分析了AZ91D镁合金在不同温度的大气环境中的腐蚀形貌和腐蚀产物。试验结果表明：镁合金在20℃大气环境中的腐蚀增重随时间变化较小,30℃大气环境中的腐蚀增重在196h后加速,腐蚀428h后镁合金在30℃大气中的腐蚀增重约为20℃的2倍。20℃和30℃大气环境中的腐蚀产物主要以胞状形态生长,胞状产物表面附着大量的针状产物。随温度升高,初期腐蚀速率提高,腐蚀产物覆盖率增加。