電沉積氫氧化鎂涂層的溶解動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、鎂及其合金力學(xué)相容性與生物相容性良好，具有可降解性，但過(guò)快的腐蝕速度成為制約其醫(yī)學(xué)應(yīng)用的難題，因此，掌握醫(yī)用鎂合金的生物降解機(jī)理以及降解產(chǎn)物對(duì)其降解過(guò)程的影響尤為重要。氫氧化鎂是鎂合金在生理環(huán)境中發(fā)生降解的中間產(chǎn)物，本研究擬首先在鎂合金表面電沉積氫氧化鎂涂層，并研究該涂層的降解行為及溶解動(dòng)力學(xué)，并與氫氧化鎂粉末的溶解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步研究了該涂層對(duì)鎂基體降解過(guò)程的影響，對(duì)理解醫(yī)用鎂在生理環(huán)境中的降解機(jī)理有重要意義。研究發(fā)現(xiàn):

2、　　用陰極恒電位沉積方法可在純鎂表面制備厚度為幾個(gè)微米的白色Mg(OH)2涂層，其成分與純鎂降解過(guò)程中間產(chǎn)物相同。通過(guò)對(duì)電沉積工藝研究，獲得了Mg(OH)2涂層的最佳電沉積條件，當(dāng)沉積電位為5V、沉積時(shí)間為2h時(shí)，電沉積得到的Mg(OH)2涂層均勻致密，無(wú)龜裂紋，與基體結(jié)合較為緊密。動(dòng)電位極化曲線測(cè)試表明SBF溶液中其腐蝕電位相對(duì)于純鎂基體正470mV，腐蝕電流密度減小1個(gè)數(shù)量級(jí)，而腐蝕電流密度大幅下降的現(xiàn)象在高濃度NaCl溶液中也同樣

3、出現(xiàn)。Mg(OH)2及MgO兩種粉末的溶解行為之間差異較小，建立了其溶解階段的動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)在37℃-50℃間，Mg(OH)2粉末在三種氯離子濃度(148mmol/L、300mmol/L、500mmol/L)浸泡液中的活化能分別為62.161k J/mol、75.109kJ/mol、72.789kJ/mol。隨著氯離子濃度的升高，兩種粉末達(dá)到溶解平衡時(shí)鎂離子的濃度略有增大，溶解速率也有所加快。37℃下氯離子濃度上升至500mmol/L時(shí)M

4、g(OH)2粉末溶解速率是148mmol/L氯離子濃度溶液中的1.62倍。升高溫度，兩種粉末溶解速率加快。計(jì)時(shí)電流法結(jié)果表明:隨著涂層面積占比的減小，在三種氯離子濃度浸泡液中，經(jīng)過(guò)電沉積處理的純鎂腐蝕速率呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。電化學(xué)阻抗譜測(cè)試結(jié)果表明:電沉積處理后純鎂在氯離子溶液中的Nyquist圖基本表現(xiàn)為高頻區(qū)出現(xiàn)一個(gè)容抗弧，低頻區(qū)出現(xiàn)感抗弧，結(jié)合等效電路模型(ECM)，發(fā)現(xiàn)在148mmol/L、300mmol/L的NaCl溶液中，容

5、抗弧半徑隨時(shí)間的增加，先減小后增大，電荷轉(zhuǎn)移電阻先減小后增大，耐蝕性先減弱后增強(qiáng)，且較高濃度溶液中電荷轉(zhuǎn)移電阻始終小于較低濃度的;在500mmol/L NaCl溶液中容抗弧半徑持續(xù)減小，耐蝕性持續(xù)減弱，腐蝕加快。經(jīng)過(guò)電沉積Mg(OH)2涂層處理的純鎂與Mg(OH)2粉末的溶解比較動(dòng)力學(xué)分析表明:在3種不同氯離子濃度的浸泡液中，兩者的鎂離子釋放速率均存在差異，且隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，鎂離子釋放速率的差異更加顯著，這與純鎂的腐蝕有關(guān)。最后，討