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论磷灰石镁合金仿生钝化/阴极沉积表面改性技术设计

收藏本文 2024-02-02 点赞:7046 浏览:21132 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:镁合金作为硬组织植入材料,具有许多优于其他生物医用金属材料的性能,但镁合金较差的耐蚀性限制了其运用。磷灰石具有良好的化学稳定性和生物相容性,但是纯磷灰石强度低、脆性大的缺点使其承重能力较差。由此,在镁合金表面制备具有生物活性的钙磷膜层,可集镁合金的强度韧性和磷灰石的耐蚀及生物相容性为一体,得到满足临床运用需要的人体硬组织修复替代材料。本论文选取AZ91D镁合金为主要探讨对象,首先采取仿生钝化法原位制备钙磷膜层,并利用材料耐蚀性快捷评价技术——消色法对钝化液配方进行优化。对最佳工艺配方所得仿生钝化膜进行SEM(扫描电镜)观察发现,钝化膜微观形貌呈针片状;XRD(X射线衍射)浅析结果表明,钝化膜主要成分为DCPD(CaHPO_4·2H_2O)。采取现代电化学测试技术考察镁合金仿生钝化行为,结果发现:在添加硝酸钙的钝化液中成膜速度较均匀,而在添加氯化钙的钝化液中成膜速度先快后慢,最后很快达到动态平衡。然后,以仿生钝化为前处理技术,以阴极沉积为“封孔”和“补强”技术,实现了AZ91D镁合金的仿生钝化-阴极沉积复合处理。消色试验结果表明:仿生钝化前处理可显著提升阴极沉积改性效果,与直接阴极沉积相比,基于仿生钝化前处理的阴极沉积处理可使基体耐蚀性提升114.59%。SEM、XRD浅析结果表明:复合技术制备的膜层更均匀、致密,阴极沉积层的微观结构呈片状;磷酸二氢铵/硝酸钙复配系统中阴极沉积所得膜层主要成分为DCPD;磷酸二氢钾/氯化钙复配系统中阴极沉积所得膜层主要成分为DCPD,同时含有少量的HA。关键词:医用镁合金论文仿生钝化论文阴极沉积论文磷灰石膜层论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    第一章 绪论10-21

    1.1 引言10

    1.2 镁及其合金的优势及不足10-11

    1.3 磷灰石的性能11-13

    1.4 制备生物膜层的策略13-19

    1.4.1 等离子喷涂法13

    1.4.2 离子束沉积法13-14

    1.4.3 微弧氧化法14

    1.4.4 溶胶-凝胶法14

    1.4.5 仿生钝化法14-16

    1.4.6 阴极沉积法制备钙磷膜层的探讨进展16-19

    1.5 本论文探讨作用19-20

    1.6 本论文主要探讨内容20-21

    第二章 实验材料及技术路线21-27

    2.1 技术路线21-22

    2.2 实验材料及设备22-23

    2.2.1 化学试剂22

    2.2.2 实验材料22

    2.2.3 实验设备22-23

    2.3 试样制备23-24

    2.3.1 试样预处理23

    2.3.2 仿生钝化23

    2.3.3 阴极沉积23-24

    2.4 性能检测24-27

    2.4.1 耐蚀性检测24-25

    2.4.2 质量变化检测25

    2.4.3 电化学测试25-26

    2.4.4 成分、结构浅析测试26-27

    第三章 镁合金的仿生钝化27-44

    3.1 钝化效果及讨论27-38

    3.1.1 单一溶液钝化效果27-29

    3.1.2 复配溶液钝化效果29-35

    3.1.3 添加 H2O2对钝化效果的影响35-38

    3.2 典型试样膜层形貌及成分浅析38-41

    3.3 电化学测试及浅析41-43

    3.4 本章小结43-44

    第四章 仿生钝化/阴极沉积制备磷灰石膜层44-60

    4.1 实验结果与浅析44-54

    4.1.1 直接阴极沉积44-48

    4.1.2 基于仿生钝化前处理的阴极沉积48-54

    4.2 典型试样浅析54-57

    4.3 电化学测试及浅析57-58

    4.4 本章小结58-60

    结论与革新点60-62

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