论文部分内容阅读
镁及其合金力学相容性与生物相容性良好,具有可降解性,但过快的腐蚀速度成为制约其医学应用的难题,因此,掌握医用镁合金的生物降解机理以及降解产物对其降解过程的影响尤为重要。氢氧化镁是镁合金在生理环境中发生降解的中间产物,本研究拟首先在镁合金表面电沉积氢氧化镁涂层,并研究该涂层的降解行为及溶解动力学,并与氢氧化镁粉末的溶解动力学进行对比,进一步研究了该涂层对镁基体降解过程的影响,对理解医用镁在生理环境中的降解机理有重要意义。研究发现:用阴极恒电位沉积方法可在纯镁表面制备厚度为几个微米的白色Mg(OH)2涂层,其成分与纯镁降解过程中间产物相同。通过对电沉积工艺研究,获得了 Mg(OH)2涂层的最佳电沉积条件,当沉积电位为5V、沉积时间为2h时,电沉积得到的Mg(OH)2涂层均匀致密,无龟裂纹,与基体结合较为紧密。动电位极化曲线测试表明SBF溶液中其腐蚀电位相对于纯镁基体正470mV,腐蚀电流密度减小1个数量级,而腐蚀电流密度大幅下降的现象在高浓度NaCl溶液中也同样出现。Mg(OH)2及MgO两种粉末的溶解行为之间差异较小,建立了其溶解阶段的动力学,发现在37℃-50℃间,Mg(OH)2粉末在三种氯离子浓度(148mmol/L、300mmol/L、500mmol/L)浸泡液中的活化能分别为 62.161kJ/mol、75.109kJ/mol、72.789kJ/mol。随着氯离子浓度的升高,两种粉末达到溶解平衡时镁离子的浓度略有增大,溶解速率也有所加快。37℃下氯离子浓度上升至500mmol/L时Mg(OH)2粉末溶解速率是148mmol/L氯离子浓度溶液中的1.62倍。升高温度,两种粉末溶解速率加快。计时电流法结果表明:随着涂层面积占比的减小,在三种氯离子浓度浸泡液中,经过电沉积处理的纯镁腐蚀速率呈现不同的变化规律。电化学阻抗谱测试结果表明:电沉积处理后纯镁在氯离子溶液中的Nyquist图基本表现为高频区出现一个容抗弧,低频区出现感抗弧,结合等效电路模型(ECM),发现在148mmol/L、300mmol/L的NaCl溶液中,容抗弧半径随时间的增加,先减小后增大,电荷转移电阻先减小后增大,耐蚀性先减弱后增强,且较高浓度溶液中电荷转移电阻始终小于较低浓度的;在500mmol/LNaCl溶液中容抗弧半径持续减小,耐蚀性持续减弱,腐蚀加快。经过电沉积Mg(OH)2涂层处理的纯镁与Mg(OH)2粉末的溶解比较动力学分析表明:在3种不同氯离子浓度的浸泡液中,两者的镁离子释放速率均存在差异,且随着浸泡时间的延长,镁离子释放速率的差异更加显著,这与纯镁的腐蚀有关。最后,讨论了氯离子溶液中Mg(OH)2膜层对镁基体降解行为的影响机制。