AZ31镁合金表面含羟基磷灰石涂层的制备毕业论文
2022-04-18 22:20:44
论文总字数:22084字
摘 要
镁及其合金因其与骨组织相近的力学性能和生物相容性,成为一种很有前景的生物医用材料。但是镁及其合金过快的降解速率限制了其在骨科医疗方面的应用。
羟基磷灰石(HA)是人体骨骼和牙齿等硬组织的重要组成成分,近70wt%的人体骨骼是由HA组成,因此HA具有良好的生物活性和生物相容性,且能够作为牙齿或者骨骼的诱导因子,刺激新骨生长。将HA作为镁合金的涂层,不仅可以提升镁合金的抗腐蚀性能、降低HA的应力遮挡效应,同时也可以改良镁合金移植物与骨骼之间的相容性。但其多孔性结构,导致HA涂层对镁合金的防腐作用无法达到医疗应用水平。
为了降低HA涂层的孔隙率,并进一步增强其化学稳定性,本文在HA制备的基础上,制备了氟化羟基磷灰石(FHA)涂层并通过电化学试验、浸泡实验研究了其抗腐蚀性能;同时通过X射线衍射仪(XRD)、能量分散X射线探测器(EDX)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对涂层的化学组成、晶体结构和微观形态进行了检测。实验结果表明,FHA涂层进一步提高了AZ31镁合金的抗腐蚀性能。
关键词:AZ31镁合金 电沉积法 氟化羟基磷灰石涂层 腐蚀性能
Abstract
Magnesium and its alloys because of bone tissue similar mechanical properties and biocompatibility, has become a promising biomedical materials. But the degradation rate of magnesium and its alloys too fast limits its application in orthopedic medical treatment.
Hydroxyapatite (HA) is an important component of human bones, teeth and other hard tissue, nearly 70wt% of the human skeleton is composed of HA. Therefore, HA has good biocompatibility and biological activity, and can be used as teeth or bones inducing factor, stimulating new bone growth. The HA as a coating of magnesium alloy, not only can enhance corrosion resistance of magnesium alloy and reduce stress shielding effect of HA, but also can improve the compatibility between the graft and bone. But its porous structure, which leads to the HA coating of magnesium alloy corrosion protection can not reach the level of medical application.
In this paper, in order to reduce the porosity of the HA coating and further enhance its chemical stability, the preparation of the fluoride hydroxyapatite (FHA) coating and was studied by electrochemical test, immersion test its corrosion resistance on the basis of preparation of HA. At the same time through X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray detector (EDX) and scanning electron microscope (SEM) for coating of the chemical composition, the crystal structure and morphology were tested. The experimental results show that, FHA coating further improves the AZ31 magnesium alloy corrosion resistance.
Keywords: AZ31 magnesium; Electro-deposition method; FHA coating; Corrosion resistance.
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1镁及其合金材料 1
1.1.1镁合金材料的优点 1
1.1.2镁合金材料的缺点 2
1.2表面改性方法 2
1.2.1等离子喷涂法 3
1.2.2激光熔覆法 3
1.2.3电化学沉积法 3
1.2.4仿生溶液法 4
1.2.5溶胶凝胶法 4
1.3羟基磷灰石 4
1.4羟基磷灰石复合材料 5
1.4.1 HA-无机复合材料 5
1.4.2 HA-医用高分子复合材料 5
1.5镁及镁合金的应用展望 6
1.5.1口腔修复材料 6
1.5.2口腔种植材料 7
1.5.3骨固定材料 7
1.5.4心血管支架材料 7
1.6选题目的及主要研究内容 8
1.6.1选题目的及意义 8
1.6.2主要研究内容 8
第二章 实验内容 9
2.1实验试剂和仪器 9
2.2实验原料制备 10
2.3电沉积液的配制 10
2.4电沉积产物的原理分析 10
2.5涂层的制备 11
2.6碱热处理和氟化处理 12
2.7涂层表征 12
2.8电化学试验 12
2.9浸泡试验 13
第三章 实验结果与讨论 14
3.1电沉积涂层之间的互相转换 14
3.2涂层组织分析 15
3.2.1涂层的表面形貌分析 15
3.2.2涂层的物相组成 16
3.3涂层的腐蚀试验 16
3.3.1电化学试验 16
3.3.2浸泡试验 18
第四章 结论与展望 23
4.1结论 23
4.2展望 23
参考文献 25
致 谢 28
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