生物醫(yī)用鎂合金表面電沉積硅烷改性研究.pdf

1、鎂合金具有優(yōu)異的力學相容性、生物相容性和可降解性，在臨床醫(yī)學領域中有廣闊的應用前景，但過快的腐蝕速度嚴重制約了其醫(yī)學應用。金屬表面硅烷化是近年來迅速發(fā)展起來的一種綠色環(huán)保型腐蝕防護技術，在不銹鋼、鋁合金及鎂合金等多種金屬材料表面已成功應用。本文采用電化學輔助沉積（電沉積）方法對AZ31B鎂合金進行硅烷化處理，通過電化學工作站、掃描電子顯微鏡、能譜儀等儀器設備及體外模擬降解實驗，研究了KH-560、KH-570和BTSE三種硅烷在沉積過程

2、中的最佳添加量，并橫向比較了相同電沉積工藝下三種硅烷膜對鎂合金耐蝕性能的影響;在三種硅烷各自最佳添加量的基礎上，分別添加納米二氧化硅顆粒和鈰鹽離子對三種硅烷膜進行改性，研究了改性前后硅烷膜耐蝕性能的變化。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):
　　采用電沉積方法在AZ31B鎂合金表面成功制備出了KH-560、KH-570和BTSE三種硅烷膜。48h體外模擬體液浸泡降解實驗表明，三種硅烷膜均能有效延緩鎂合金的降解速率，硅烷膜優(yōu)先發(fā)生點腐蝕，其中KH-570硅

3、烷膜厚度最大、結構致密且較為均勻，其耐蝕性能最佳。動電位極化曲線測試表明，鎂合金表面電沉積三種硅烷膜后，自腐蝕電位提高，自腐蝕電流密度大幅度下降。KH-560、KH-570和BTSE三種硅烷在鎂合金表面電沉積處理過程中存在最佳添加量，分別為6ml、8ml、4ml。鎂合金經(jīng)KH-560、KH-570和BTSE三種硅烷電沉積處理后具有相似阻抗譜特征:在Nyquist圖中，高頻區(qū)和中低頻區(qū)各有一個容抗弧，前者半徑更大，而最低頻段裸鎂合金所具有

4、的感抗弧消失;在阻抗-頻率Bode圖中，硅烷化處理后低頻阻抗值大幅增大，耐蝕性能有效提升;在相位角-頻率Bode圖中，三種硅烷在各自最佳添加量下低頻相位角值較大，峰值趨向于低頻范圍，而在中頻區(qū)和高頻區(qū)，硅烷化使得相位角值穩(wěn)定提升，表明膜層中Si-O-Si鍵和Mg-O-Si鍵結合緊密。采用ZSimpWin電化學分析軟件建立了表面硅烷化鎂合金的等效電路模型(ECM)，發(fā)現(xiàn)最佳添加量下，KH-570硅烷膜層Cc值穩(wěn)定在10-7 F·cm-2量