微弧氧化制备zr基非晶合金表面涂层及其生物相容性研究

《微弧氧化制备zr基非晶合金表面涂层及其生物相容性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文微弧氧化制备Zr基非晶合金表面涂层及其生物相容性研究BIOACTIVECOATINGONTHESURFACEOFAZr-BASEDMETALLICGLASSPREPAREDBYMICRO-ARCOXIDATIONANDITSBIOCOMPATIBILITY程翔哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG139+.8学校代码：10213国际图书分类号：620.18密级：公开工学硕士学位论文微弧氧化制备Zr基非晶合金表面涂层及其生物相容性研究硕士研究生：程翔导师：范洪波研究员申请学位：工学硕士

2、学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG139+.8U.D.C:620.18DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringBIOACTIVECOATINGONTHESURFACEOFAZr-BASEDMETALLICGLASSPREPAREDBYMICRO-ARCOXIDATIONANDITSBIOCOMPATIBILITYCandidate：XiangChengSuper

3、visor：Prof.HongboFanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本课题

4、选用Zr46(Cu4.5/5.5Ag1/5.5)46Al8(at.%)(ZrCuAlAg)非晶合金为研究对象，利用微弧氧化表面改性技术对其处理，在其表面制备了出具有生物活性的涂层，通过改变微弧氧化电压参数和时间参数探讨了非晶合金表面涂层的形成机理，通过电化学腐蚀实验、血液相容性试验、口腔黏膜刺激试验和动物皮下植入试验等系列试验，综合评价了微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金的生物相容性。对ZrCuAlAg非晶合金进行了表面改性处理，优化设计了微弧氧化电解液的成分比例，在不同微弧氧化电压条件下制备了ZrCuAl

5、Ag非晶合金的表面涂层，观察分析了微弧氧化电压对涂层表面显微形貌和元素成分含量的影响，研究发现，涂层表面形貌为多孔状结构，涂层中含有基体合金和电解液的组成元素，涂层中的Cu和Al元素的含量显著低于铸态非晶合金，其中350V电压时涂层中Ca/P值达到1.65左右，Cu和Al元素分别为13.38%(wt.%)和2.62%(wt.%)。XRD分析发现，表面涂层中存在ZrO2、SiO2和羟基磷灰石(HA)等物相，HA的出现表明微弧氧化制备的非晶合金涂层具有良好的生物活性。在350V电压下，通过研究不同微弧氧化时间

6、对ZrCuAlAg非晶合金表面涂层厚度的变化规律，探讨了微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金表面涂层的形成机理。对不同电压条件下微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金进行了电化学腐蚀实验，结合电极化曲线和相应的电化学参数，评价其耐腐蚀性能。研究发现，在0.9%NaCl溶液、0.5mol/LH2SO4溶液和PBS溶液中，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金的腐蚀倾向性均低于铸态非晶合金和Ti-6Al-4V合金，即微弧氧化后ZrCuAlAg非晶合金具有更好的耐腐蚀性，且350V条件下微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金的耐腐蚀

7、性能最佳。通过对电化学腐蚀后各种合金试样在PBS溶液中析出离子的含量进行测试分析，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金有毒元素(如Al和Cu)的析出量小于铸态非晶合金，这表明，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金具有更好的生物安全性。对不同电压条件下微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金进行了溶血率、凝血酶原时间、部分凝血酶原时间、体外动态凝血时间和血小板黏附数量等试验，结果表明，微弧氧化能够显著提高ZrCuAlAg非晶合金抗凝血性和抗血栓性，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金具有良好的血液相容性。对不同电压条件下微弧氧

8、化ZrCuAlAg非晶合金进行了体内生物相容性评价，动物口腔黏膜试验评定结果显示，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金对口腔黏膜的刺激反应评级为无和轻度反应，适宜于作为生物医用金属材料。皮下植入试验的研-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文究发现，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金在皮下植入12周后，皮下组织细胞恢复正常，从而表现出良好的生物相容性。关键词：Zr基非晶合金；微弧氧化；生物涂层；电化学腐蚀；血液相容性；体内生物相容性-I