新型医用Mg-Nd-Zn-Zr镁合金在模拟体液中的降解行为

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、析氢实验和电化学实验等研究高纯Mg、AZ91D和新开发的Mg-Nd-Zn-Zr(JDBM)合金在模拟体液中的腐蚀行为。结果表明:JDBM和高纯Mg的平均腐蚀速率远低于AZ91D的,且前二者的腐蚀表面较平整,为一种均匀腐蚀方式;而AZ91D的表面有许多贯连的腐蚀深坑,是一种典型的点蚀方式。动电位极化曲线、电化学阻抗谱和析氢实验也表明,JDBM和高纯Mg的耐蚀性比AZ91D的好,JDBM合金在模拟体液中的腐蚀性能接近于高纯镁的。力学性能测试表明,JDBM镁合金具有优良的综合力学性能,满足生物材料对力学性能的要求。     

心血管支架用Mg-Nd-Zn-Zr生物可降解镁合金的性能研究

以Mg-3.13Nd-0.16Zn-0.41Zr(质量分数,%,JDBM)镁合金为研究对象,研究挤压态JDBM的细胞毒性和腐蚀性能。通过热挤压工艺制备出心血管支架用镁合金微管,并观察其组织。采用激光切割、电化学抛光等工艺制备出心血管支架,测试支架表面粗糙度和径向支撑力。结果表明,JDBM镁合金对内皮细胞无毒性,具有理想的耐蚀性能和腐蚀方式;制备出的心血管支架的径向支撑力超过正常成年人血管收缩压的4倍,满足心血管支架对力学性能的要求。     

强流脉冲电子束作用下等离子喷涂CoCrAlY涂层热腐蚀性能

利用强流脉冲电子束技术(HCPEB)对大气等离子喷涂(APS)CoCrAlY涂层表面进行辐照处理,对HCPEB诱发的微观结构进行详细表征,并考察HCPEB处理前后样品表面在1050℃混合盐Na_2SO_4/NaCl(质量比3:1)条件下的抗热腐蚀性能。结果表明:HCPEB辐照后原始涂层表面热喷涂结构缺陷消失,表面发生重熔,形成连续的鼓包状结构,且随着辐照次数的增加,重熔层厚度和鼓包状结构的尺寸逐渐增加。30次辐照处理后涂层表面形成大量的Y富集Al_2O_3颗粒和超细晶结构。热腐蚀试验结果表明,原始涂层抗热腐蚀性能较差,热腐蚀20 h后腐蚀产物发生散裂,腐蚀层深度可到20μm,且涂层内部存在严重的内氧化和硫化。相比之下,经辐照处理涂层的腐蚀层深度仅有几个微米,且相对较为连续致密。HCPEB辐照带来的辐照效应促进热腐蚀过程中涂层表面保护性氧化膜的快速形成,有效阻挡熔盐的侵蚀,显著提高CoCrAlY涂层的抗热腐蚀性能。     

高速电弧喷涂铝涂层在模拟深水下的腐蚀行为

目的探究高速电弧喷涂铝涂层在深水压力环境下的腐蚀行为。方法利用电化学阻抗谱、扫描电镜微观形貌观察、物相衍射和红外光谱等锈层分析手段,分析高速电弧喷涂铝涂层在不同实验条件下的腐蚀行为,并对实验结果进行了对比研究。结果 3 MPa高压浸泡72 h的铝涂层表面腐蚀产物呈现疏松粉状,并出现了腐蚀坑洞,铝涂层快速失效。常压浸泡72 h后的铝涂层表面腐蚀较轻,常压浸泡720 h后的铝涂层表面则已被腐蚀产物完全覆盖。经XRD分析,三种条件下的铝涂层腐蚀产物基本一致。进一步利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析可知,3 MPa高压条件下,压力加速了碱式氯化铝水合物Al9Cl6(OH)21·18H_2O、Al5Cl3(OH)12·4H_2O等腐蚀产物的形成。这些腐蚀产物在高压下不能有效结合,且易于流失,致使涂层耐蚀性能快速下降。结论铝涂层在高压条件下形成的腐蚀产物不能有效覆盖在涂层表面阻止腐蚀介质侵入,导致铝涂层的耐蚀性能下降。     

铀表面鎏镀锌涂层及其抗腐蚀性能

利用锌汞齐在铀表面鎏镀锌保护涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)对涂层进行了表征,采用热重法和激光拉曼光谱测试了涂层的抗氧化腐蚀性能。结果表明,在铀表面鎏镀的锌涂层结构致密,与基体结合紧密;在40%的氧气氛中,150℃温度时的加速腐蚀试验结果显示,鎏镀锌涂层具有优良的抗氧化腐蚀性能,锌涂层的抗腐蚀原理是基于在锌涂层表面形成致密的氧化锌保护膜,从而阻止基体铀的进一步腐蚀。     

镁合金表面电弧喷涂铝涂层在氯离子中的腐蚀行为

采用电弧喷涂技术在镁合金AZ91基材表面制备铝涂层.通过5(质量分数,%)NaCl溶液浸泡试验和盐雾试验,考察了镁合金表面铝涂层在氯离子中的耐蚀性能及其腐蚀行为.利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析技术对涂层形貌、显微组织结构和相组成进行了研究.结果表明,封孔处理后的试样耐蚀性能有较大提高,未封孔的涂层试样腐蚀比原始镁合金更严重.     

等离子喷涂WC/Co涂层耐中性盐雾腐蚀性能

采用等离子喷涂法在普通铸铁基体上制备了WC/Co涂层,通过扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对WC/Co涂层微观组织与结构进行了观察和表征。对WC/Co涂层进行中性盐雾腐蚀实验,分析了表面组织形貌以及腐蚀产物成份,研究了WC/Co涂层的盐雾腐蚀类型,并对其抗盐雾腐蚀机理进行了探讨。结果表明,等离子喷涂制备的WC/Co涂层物相主要以W2C和C相为主,盐雾腐蚀后其主要成份没有发生变化;铸铁表面腐蚀严重,其腐蚀类型以全面腐蚀和应力腐蚀破裂为主;WC/Co涂层表面腐蚀比较轻微,其腐蚀类型以选择性腐蚀为主,应力腐蚀破裂为辅;WC/Co涂层抗腐蚀性能远优于铸铁基体,有效地提高了喷涂后铸铁基体的抗盐雾腐蚀性能。     

电子束物理气相沉积La_2Ce_2O_7热障涂层的高温燃气热腐蚀行为研究

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)方法在镍基高温合金表面制备了La2Ce2O7(LC)/8YSZ双陶瓷层热障涂层,研究了LC涂层在高温燃气热腐蚀条件下的高温稳定性以及涂层的抗热腐蚀性能。结果表明,LC陶瓷涂层在海水和航空煤油的热腐蚀环境下经过950℃曝露100 h后,涂层没有发生分解和相变,显示了良好的抗燃气热腐蚀性能;同时,金属粘结层表面形成了一层连续致密的氧化层。热障涂层经过循环腐蚀100 h后,仍然没有发生剥落失效。     

激光重熔YSZ热障涂层950℃的热腐蚀行为

研究了等离子喷涂热障涂层(TBCs)和激光重熔热障涂层在75%Na_2SO_4+25%NaCl (质量分数)熔盐中不同时间下的热腐蚀性能。通过SEM和XRD分析了热腐蚀后两种热障涂层表面和截面的微观形貌和物相组成。结果表明,未经过激光重熔的涂层在前50 h的热腐蚀过程中重量增加;在后续腐蚀过程中重量减小,100 h时腐蚀减重达到了6.8 mg/cm~2,同时出现了涂层剥落的现象;表面物相分析检测到ZrO_2和Y_2(SO_4)_3相。激光重熔热障涂层在热腐蚀过程中重量一直在增加;后期阶段趋于平缓,100 h时腐蚀增重为3.7 mg/cm~2;表面物相分析仅检测到ZrO_2相。激光重熔改善了热障涂层的抗热腐蚀性能。     

AC-HVAF喷涂高铬镍基合金纳米结构涂层的热腐蚀性能研究

使用AC-HVAF喷涂工艺分别制备了纳米和微米结构的高铬镍基合金涂层,对两种涂层和20G钢在550℃和650℃表面涂盐情况下的热腐蚀性能进行了研究,并利用配有能谱分析仪的扫描电镜(SEM)和X-ray衍射仪(XRD)对涂层腐蚀产物的形貌、成分和相组成进行了分析.试验结果表明,腐蚀后的两种涂层表面均生成一层连续致密的氧化铬保护膜,可有效抑制腐蚀反应的进程.在相同腐蚀条件下,纳米结构涂层比微米结构涂层具有更低的腐蚀增重,显示出更优异的抗热腐蚀性能.     

AZ91镁合金表面电化学沉积羟基磷灰石涂层的制备及其耐蚀性

采用电化学沉积方法在AZ91镁合金表面制备了羟基磷灰石(HA)涂层,研究了电沉积工艺参数对羟基磷灰石涂层形貌和相组成的影响,并通过腐蚀浸泡试验、极化曲线测试等方法对该涂层的耐蚀性进行了研究。结果表明:当溶液pH为4.5,温度为60℃时,涂层的致密性最好,呈放射状的结构,主要成分为HA相,涂层的厚度约为60~70μm,与基体结合较好;HA涂层对镁合金基体具有较好的保护作用,显著提高了基体合金在生理溶液中的耐蚀性。     

医用镁合金等离子喷涂羟基磷灰石涂层研究

为了提高医用镁合金的表面耐蚀性和生物相容性,采用等离子喷涂技术在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)涂层.研究结果表明,镁合金表面所制备的HA涂层与基体结合牢固,界面无裂纹、气孔等缺陷.相组成为生物相容性较好的HA和少量的Ca3(PO4)2(TCP),显微组织具有层状特征,涂层表面存在一些有利于骨长人的孔隙.涂层的弹性模量约为19.825 GPa,接近骨的弹性模量,涂层表面硬度为300～350 HV.腐蚀试验和钙磷沉积试验结果表明HA涂层具有较好的耐蚀性和骨诱导性.     

Plasma-Sprayed Hydroxyapatite Coating for Improved Corrosion Resistance and Bioactivity of Magnesium Alloy

In the present study, the corrosion resistance and bioactivity of AZ91HP magnesium alloy were improved by plasma spraying hydroxyapatite (HA) coating. X-ray diffraction measurements indicated that the coating formed amorphous and little β-Ca₃ (PO₄)₂ besides of HA. The corrosion resistance and bioactivity of the coating and magnesium alloy in simulated body fluid were investigated using immersion test. The coating showed lower corrosion rate and better bioactivity than magnesium alloy. The coating significantly improved the hydrophilicity of Mg alloy. The prothrombin time of the coating was 18 s, and the prothrombin time of Mg alloy was 11 s, so the coating had better anticoagulant activity.     

Effect of hydroxyapatite‐titanium‐MWCNTs composite coating fabricated by electrophoretic deposition on corrosion and cellular behavior of NiTi alloy

In this study, the hydroxyapatite (HA)‐titanium (Ti, 20 wt.%) multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs, 1 wt.%) composite coating was applied on the NiTi alloy by using the electrophoretic deposition (EPD) technique. The morphologies and the phase structures of the coatings were investigated by the FESEM and XRD analysis, respectively. The corrosion behaviors of the coated NiTi samples were investigated using the polarization and electrochemical impedance spectroscopy tests in a simulated body fluid (SBF). The amounts of the released Ni ions from the coated NiTi were studied in the SBF. The results of the electrochemical tests revealed the corrosion resistance of the NiTi coated with HA was further improved by the addition of the Ti and MWCNTs to the HA coating. The current density and corrosion resistance of the NiTi alloy changed from 2.52 μA.cm^?2 and 24.13 kΩ to 0.91 nA.cm^?2 and 5.92 MΩ after coated with the HA‐Ti‐MWCNTs composite coating. Also, the number of nickel ions released from the surface of the NiTi alloy to the SBF medium suppressed from 11.8 to 0.08 μgr.L^?1, after coating with HA‐Ti‐MWCNTs. Also, the cellular proliferation in the culture medium consisting of the NiTi alloy coated with the HA‐Ti‐MWCNTs improved significantly (compared with that of the NiTi alloy) as shown no toxicity in the cell culture medium.     

医用镁合金表面激光重熔羟基磷灰石涂层

为提高医用镁合金的表面耐蚀性和生物相容性,采用等离子喷涂和激光重熔复合技术在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)生物涂层。研究结果表明,所制备的羟基磷灰石涂层为短杆状堆积结构,主要由HA和β-TCP相组成;涂层的弹性模量约为50 GPa,较已临床应用的医用金属材料显著降低,显微硬度约为455 HV,具有较好的耐磨性。涂层在模拟体液中具有很好的耐蚀性,在腐蚀12 d后涂层表面形貌仍然较完整,无腐蚀孔洞出现。钙磷沉积实验结果表明,涂层表面形成一层新的生物磷灰石层,表明涂层具有较好的骨诱导性。     

Enhancing Biocompatibility and Corrosion Resistance of Ti-6Al-4V Alloy by Surface Modification Route

Titanium (Ti) and its alloys are widely used as candidate materials for biomedical implants. Despite their good biocompatibility and corrosion resistance, these materials suffer from corrosion after implantation in biological environments. The aim of this research work is to study the effect of two coatings on biocompatibility and corrosion behavior of Ti-6Al-4V biomedical implant material. Hydroxyapatite (HA) and hydroxyapatite/titanium dioxide (HA/TiO₂) coatings were thermal-sprayed on Ti-6Al-4V substrates. In the latter case, TiO₂ was used as a bond coat between the substrate and HA top coat. The corrosion behavior of coated and un-coated samples in Ringer’s solution was studied by potentiodynamic and linear polarization techniques. Before and after corrosion testing, XRD and SEM/EDS techniques were used for the analysis of phases formed and to investigate microstructure/compositional changes in the coated specimens. The cellular response was analyzed by the MTT (microculture tetrazolium) assay. The results showed that both the HA, as well as, the HA/TiO₂ coatings significantly increased the corrosion resistance of the substrate material. The HA coating was found to be more biocompatible as compared to the un-coated and HA/TiO₂-coated Ti-6Al-4V alloy.     

磷酸钙表面改性镁合金的生物腐蚀性能及细胞相容性(英文)

在镁合金表面制备磷酸钙涂层,利用X射线衍射仪确定涂层的相组成。用扫描电镜观察涂层的微观形貌。结果表明,涂层由板条状的CaHPO4·2H2O晶体组成。采用电化学测试和浸泡实验研究磷酸钙改性镁合金的生物腐蚀性能,并与未改性合金进行对比。通过观察L929细胞在材料表面的粘附生长状况来评价材料的生物相容性。电化学测试结果表明,磷酸钙改性镁合金比未改性合金显示出更好的耐腐蚀性能。浸泡实验表明,磷酸钙涂层可以减缓合金的腐蚀,且在浸泡过程中磷酸钙涂层发生了向羟基磷灰石(HA)的转变。与未改性合金相比,L929细胞在磷酸钙改性镁合金表面显示出良好的粘附、生长和分化特征,表明磷酸钙改性能明显提高基体合金的细胞相容性。     

AZ31镁合金表面含纳米羟基磷灰石微弧氧化涂层的制备及性能研究

目的改善AZ31镁合金的耐腐蚀性能及生物活性。方法使用微弧氧化技术,分别在以六偏磷酸钠为主盐的电解液和以六偏磷酸钠为主盐、以纳米羟基磷灰石(HA)为添加剂的电解液中,在AZ31镁合金表面制备了微弧氧化涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征了涂层的微观形貌、元素特征和相组成。通过电化学方法和浸泡实验考察了涂层的耐蚀性。通过细胞实验评价了两种涂层的细胞相容性。结果电解液中的HA可以进入到微弧氧化涂层中,含HA的微弧氧化涂层较不含HA的更致密,且有封孔现象。电化学方法及浸泡实验结果表明,含HA的微弧氧化涂层的耐腐蚀性能更好。细胞表面粘附实验和细胞增殖实验也表明,经表面纳米HA微弧氧化处理后的AZ31镁合金生物相容性更好,且对MC3T3-E1细胞的增殖有促进作用。结论六偏磷酸钠电解液中添加纳米HA,可以在AZ31镁合金表面制备出含HA的微弧氧化涂层,且其耐腐蚀性能和生物活性均优于不含HA的微弧氧化膜。     

钛合金表面GO/HA/MAO复合膜层的制备及其性能

为了改善钛合金种植体在体液中的腐蚀及摩擦腐蚀行为,延长其在人体环境中的服役时间,在微弧氧化 (MAO)膜层上采用溶胶凝胶(Sol-gel)法于羟基磷灰石(HA)和氧化石墨烯(GO)的混合溶胶中浸渍提拉成膜,从而在 Ti6Al4V 合金表面成功地制备了 GO/ HA/ MAO 复合膜层。 结果表明,MAO 膜层表面的微孔及微球被 GO/ HA 薄膜有效的覆盖且较为致密;膜层的物相组成主要为金红石相及锐钛矿相的 TiO₂、HA、SiO₂ 和GO;根据电化学腐蚀和摩擦腐蚀结果分析知,GO/ HA/ MAO 复合膜层在模拟体液(SBF)中的耐蚀性及耐摩擦腐蚀性相比于 MAO 膜层和 Ti6Al4V 基体均得到了显著提高。