表面处理对医用镁合金降解性能的影响研究

• 作 者: 钱琳灵
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 医用镁合金 微弧氧化 降解行为 电化学 体外浸泡

镁合金具有生物可降解吸收性、良好的力学相容性及生物相容性,但过快的腐蚀速度也制约了其临床医学应用,因此,掌握医用镁合金在生理环境中的降解行为及提高镁合金的耐蚀性尤为重要。本文研究了合金元素Zn对镁降解行为的影响,在此基础上,对纯镁和Mg-2Zn合金分别进行微弧氧化,研究了微弧氧化处理对镁合金降解行为的影响,并通过不同浓度的NaCl溶液作为腐蚀介质,研究了氯离子浓度对镁合金降解行为的影响,研究发现：模拟体液(SBF)浸泡降解过程中,纯镁和Mg-2Zn合金抗拉强度和延伸率均显著降低,后者强度衰减速度更快；Mg-2Zn合金的质量损失速率和析氢速率较稳定,而纯镁则是先快后慢。纯镁以均匀腐蚀机理为主,而Mg-2Zn合金局部腐蚀较为严重。Mg-2Zn合金的自腐蚀电位略高于纯镁,腐蚀电流密度也略低,且高频容抗弧半径大于纯镁,表现出更好的耐蚀性。SBF浸泡降解过程中,微弧氧化处理在不同程度上降低了纯镁和Mg-2Zn合金的抗拉强度衰减速率和析氢速率,Mg-2Zn合金更显著；微弧氧化样品的SBF浸泡液pH值小于未处理样品,并随浸泡时间的增加而降低。微弧氧化后镁合金的自腐蚀电流密度降低了1～2个数量级,降低了镁合金在SBF中的腐蚀速率；微弧氧化试样的点蚀电位提高,发生点蚀的难度增大,且微弧氧化后镁合金的高频容抗弧半径显著变大,未出现明显的低频感抗弧,显然,微弧氧化处理降低了镁合金的腐蚀溶解反应,提高了镁合金的耐蚀性。NaCl溶液中氯离子浓度越大,纯镁和Mg-2Zn合金的点腐蚀现象越显著,微弧氧化后试样出现丝状腐蚀。纯镁在两种氯离子浓度(100mmol/L和153.85mmol/L)浸泡液中的剩余抗拉强度、剩余质量百分数、析氢速率差别不大,而微弧氧化后的纯镁对氯离子浓度的变化更为敏感。氯离子浓度越高,Mg-2Zn合金与Mg-2Zn-MAO的质量损失速率、析氢速率越快,剩余抗拉强度越小,在浓度为100mmol/L时,抗拉强度衰减速率先慢后快；浓度为153.85mmol/L时,始终保持快速的下降速率。氯离子浓度越高,试样的自腐蚀电流密度越大,腐蚀速率越快；试样的高频容抗弧半径越小,电荷转移电阻越小,腐蚀速率越快。