ti离子注入结合pda诱导az31镁合金ha涂层的制备及性能研究

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1、分类号：R78密级：公开研究生学位论文Ti离子注入结合PDA诱导AZ31镁合金HA论文题目（中文）涂层的制备及性能研究PreparationandPropertiesofHAcoatingof论文题目（外文）AZ31magnesiumAlloyinducedbyTiIonimplantationcombinedwithPDA研究生姓名许益蒙学科、专业口腔临床医学·口腔正畸学研究方向医用镁合金表面改性学位级别硕士导师姓名、职称曹宝成教授论文工作起止年月2015年9月至2018年3月论文提交日期2018年

2、3月论文答辩日期2018年5月学位授予日期2018年6月校址：甘肃省兰州市兰州大学硕士研究生学位论文Ti离子注入结合PDA诱导AZ31镁合金HA涂层的制备及性能研究兰州大学硕士研究生学位论文Ti离子注入结合PDA诱导AZ31镁合金HA涂层的制备及性能研究Ti离子注入结合PDA诱导AZ31镁合金HA涂层的制备及性能研究中文摘要镁合金由于其优异的性能而被研究者们广泛关注。其中，镁合金与人体骨相接近的弹性模量可以最大限度地减少由于常用金属植入物较大的弹性模量所造成的“应力屏蔽”现象。镁也是生物磷灰石形成过程

3、中最重要的二价离子之一，是骨代谢的重要元素。但镁活泼的化学性质限制了它的临床应用。本文以AZ31镁合金作为研究对象，通过钛离子注入预处理，结合多巴胺诱导仿生矿化法构建羟基磷灰石涂层，以期改善AZ31镁合金的耐腐蚀性和细胞相容性。1．钛离子注入AZ31镁合金预处理层的制备及表征。目的：考察不同剂量钛离子注入对AZ31镁合金耐腐蚀性能的影响。方法：AZ31基材经过打磨抛光后放入真空靶室，设定引出电压为40kV，注172172172入剂量分别设定为1×10ions/cm、2×10ions/cm、3×10io

4、ns/cm、4×17217210ions/cm、5×10ions/cm,使用X射线衍射仪分析离子注入层晶体结构的变化，X射线光电子能谱分析离子注入层的组成，射频脉冲辉光放电光谱分析注入深度和注入元素原子百分比之间的关系。通过动电位极化曲线对离子注入镁合金的耐腐蚀性能进行研究。结果：通过离子注入技术成功将钛离子注入AZ31镁合金。XRD结果显示，注钛AZ31镁合金XRD衍射峰与基材相同；辉光放电光发射谱结果表明，五组样品中均存在钛元素，注入层中钛的含量在距镁合金表面大约100-500nm时最高；172动

5、电位极化曲线显示，当钛离子注入剂量为3×10ions/cm时，镁合金的腐蚀172电流密度最低。因此，我们使用3×10ions/cm的离子注入剂量对AZ31镁合金进行预处理。2．钛离子注入预处理AZ31镁合金复合多巴胺诱导羟基磷灰石涂层的制备及表征。目的：钛离子注入预处理AZ31镁合金复合多巴胺诱导制备羟基磷灰石涂层，改善AZ31镁合金的耐腐蚀性能和细胞相容性。方法：在钛离子注入预处理的AZ31镁合金表面，复合多巴胺后浸泡在钙磷溶液中，仿生矿化形成羟基磷灰石涂层。分别利用扫描电镜，X射线衍射仪，傅氏转换

6、红外线光谱分析仪和X射线能谱仪,对改性后的AZ31镁合金的表面形貌、I兰州大学硕士研究生学位论文Ti离子注入结合PDA诱导AZ31镁合金HA涂层的制备及性能研究晶相结构及元素组成进行表征。通过动电位极化曲线和析氢实验对改性后AZ31镁合金的耐腐蚀性能进行研究。通过MTT实验、茜素红染色和AKP实验考察改性镁合金的细胞相容性。结果：通过离子注入技术和仿生矿化技术，在AZ31镁合金表面成功制备了钛/多巴胺/羟基磷灰石复合涂层。扫描电镜观察钛离子注入预处理AZ31镁合金发现，镁合金表面复合涂层呈现花瓣样结构

7、，EDS结果显示复合涂层钙磷比为1.65，相比于单独钛离子注入预处理涂层和多巴胺诱导的钙磷涂层更接近羟基磷灰石中钙磷的理论百分比1.67，横断面结果显示复合涂层的厚度最厚,约416.67μm。动电位极化曲线结果显示，复合涂层的腐蚀电位最高，为-1210mVvs.Ag/AgCl,-62腐蚀电流密度最低，为3.341×10A/cm。析氢结果显示：复合涂层组氢气析出量随时间的增加最为缓慢。MTT实验结果显示，MC3T3-E1细胞呈现树突状结构，无核分裂相，3组处理样均无细胞毒性且能促进细胞增殖，复合涂层组7

8、天细胞增殖率相较其他组更高。茜素红染色结果表明复合涂层组钙结节染色较深且数目最多，AKP检测结果表明复合涂层组Alp活性较其他组更强。结论：通过钛离子注入预处理AZ31镁合金复合PDA成功诱导制备了羟基磷灰石复合涂层，改性后的AZ31镁合金的耐腐蚀性以及细胞相容性均明显改善。关键词：钛，离子注入，仿生矿化，羟基磷灰石，AZ31镁合金，细胞相容性,耐腐蚀性II兰州大学硕士研究生学位论文Ti离子注入结合PDA诱导AZ31镁合金HA涂层的制备及性能研究Prep