医用镁合金丝材的微弧氧化表面改性的分析.pdf

SurfaceModification of Biomedical Magnesium Alloy Wiresby Micro--Arc Oxidation A啊1esis Submitted to Southeast University FortheAcademic Degree ofMaster ofEngineering BY ShiChao Supervised bv bV Chenglin School ofMaterialsScience&Engineering Southeast University September 2013 东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果, 也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名: 日期:j之l§呈丝东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布(包括以电子信息形式刊登) 论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签师签名摘要摘要论文题目:医用镁合金丝材的微弧氧化表面改性研究硕士研究生姓名:施超导师姓名:储成林学校名称:东南大学医用镁合金作为一种可降解生物材料具有广阔的应用前景,但生理环境中腐蚀过快的缺点严重制约了其临床应用。本文通过微弧氧化技术及后续封孔处理对AZ31B医用镁合金丝材进行表面改性,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及模拟胃液、体液和肠液浸泡实验、拉伸实验等设备和方法研究了微弧氧化及封孔处理对镁合金丝材表面膜层微观组织、耐蚀性、力学性能及其降解行为的影响, 研究表明: 随着电解液中氟锆酸钾浓度的增加,AZ31B镁合金丝材经短时间微弧氧化处理后, 表面膜层的平整度和锆含量均先增加后降低,丝材抗拉强度损失率低于5%。微弧氧化膜层主要由MgO相组成。不同浓度氟锆酸钾电解液微弧氧化后,镁合金丝材经pH= 的模拟胃液浸泡4天后抗拉强度均保持在213MPa以上,抗拉强度损失率约为22%。经不同正负向电流密度、短时间微弧氧化处理后,,孔隙率低于10%。不同工艺参数微弧氧化后, 的模拟胃液浸泡2天后抗拉强度损失率不超过25%。经聚乳酸(PLLA)封孔处理后,徼弧氧化AZ31B镁合金丝材在pH=,强度损失率约为14%;浸泡12天后,强度损失率约为70%,质量损失一半,直径损失25%;浸泡13天后,质量损失60%,直径损失30%。,而在其它浸泡环境中,丝材直径的损失速率总是比质量的损失速率慢。在相同的浸泡条件下,微弧氧化镁合金丝材经PLLA封孔的比溶胶凝胶系列(加2、Ti02、 Si02)封孔的强度损失率更低。封孔处理能有效抑制浸泡过程中微弧氧化镁合金丝材表面应力腐蚀裂纹的生成,有利于进一步改善微弧氧化陶瓷层的耐蚀性。经PUA封孔处理后,微弧氧化镁合金丝材在pH=, 抗拉强度损失率低于6%,延伸率损失50%;浸泡8天后,抗拉强度损失25%,延伸率损失80%;浸泡11天后,抗拉强度损失率约为40%,弹性模量损失25%。在不同浸泡环境中,镁合金丝材的抗拉强度、延伸率和弹性模量的降解衰减速度由快到慢均依次为 pH=、pH=、pH=、pH=、模拟体液。经PLLA封孔的微弧氧化AZ31B镁合金丝材在模拟体液中浸泡10天内,力学强度稳定,抗拉强度保持在300MPa以上:浸泡10天后,力学性能开始缓慢衰减:浸泡28 天后,丝材抗拉强度仍能达到200MPa,%,弹性模量也较高。在体外浸泡实验中,镁合金丝材延伸率的降解衰减速度远大于抗拉强度和弹性模量的。关键词:镁合金丝材;微弧氧化:封孔;体外浸泡:力学性能 Abstraet Abstract ’I弛:Surface:Mod此ation ofBiomedical Magnesium Alloy W:盹sby Micro—Arc Oxitati