CaO-P2O5-SrO-Na2O玻璃陶瓷涂層包覆鎂合金的制備及耐蝕性研究.pdf

1、鎂及鎂合金具有良好的力學(xué)相容性、生物相容性及生物降解性,有望成為新一代骨科修復(fù)材料,然而鎂合金在富含 Cl-的體液環(huán)境中降解過快,導(dǎo)致力學(xué)性能過早失效,并引起局部高鎂離子環(huán)境、過大析氫速率以及較高pH值,嚴(yán)重影響受傷周圍組織的生長和愈合,因此必須有效控制鎂合金的降解速率,使之與組織新生或愈合速度相匹配,才能有望實現(xiàn)其臨床應(yīng)用。
　　本文采用溶膠-凝膠結(jié)合浸漬提拉技術(shù)在AZ31鎂合金表面制備了CaO-P2O5-SrO-Na2O(Ca

2、P)生物活性玻璃陶瓷涂層,并在前驅(qū)體溶膠中添加高分子物質(zhì)聚乙二醇 PEG進(jìn)行改性,煅燒后所得涂層(m-CaP)析晶度增大。通過DSC/TG分析了凝膠體系的熱行為,利用SEM、XRD和FTIR研究了溶膠濃度、熱處理溫度及 PEG對涂層表面形貌及組成的影響,并采用親水性測試、電化學(xué)測試和體外降解實驗研究了材料的耐蝕性。
　　實驗結(jié)果表明,調(diào)整溶膠濃度為0.5 mol/L,熱處理溫度為400~500°C,可在鎂合金表面制備出完整包覆、結(jié)

3、構(gòu)均勻無裂紋的CaP涂層,涂層厚度約為1.4μm。400°C熱處理制備的CaP涂層主要由鏈狀偏磷酸鹽玻璃相及少量Ca2P2O7結(jié)晶相組成,隨熱處理溫度升高至450和500°C,玻璃相結(jié)構(gòu)不變,含量減少,Ca2P2O7結(jié)晶相含量增多,并出現(xiàn)新相β-Ca(PO3)2和Ca4P6O19。CaP涂層改善了鎂合金的親水性,但隨熱處理溫度的提高,析晶增多,涂層表面粗糙度增大,接觸角變小,過小的接觸角促進(jìn)了材料與腐蝕液的接觸,不利于其耐蝕性的提高。4

4、00°C熱處理制備的 CaP涂層玻璃相含量較多,有利于涂層內(nèi)殘余應(yīng)力的釋放,在電化學(xué)測試及SBF腐蝕浸泡過程中不易開裂,能夠為鎂合金提供有效的初期保護(hù)作用。隨熱處理溫度的升高,涂層析晶增多,殘余應(yīng)力增大,耐蝕性下降。
　　在CaP溶膠中添加PEG,降低了玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg,促進(jìn)析晶,同時由于PEG具有分散溶膠的作用,改善了涂層的均勻性,可有效減少涂層殘余應(yīng)力,有利于完整涂層的形成。由于結(jié)晶相Ca2P2O7和β-Ca(PO3)2的降解