鎂合金硅烷-Mg(OH)2基復(fù)合涂層的耐蝕性能研究.pdf

1、鎂合金具有良好的力學(xué)性能和生物相容性，在生物醫(yī)療領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但由于鎂合金耐腐蝕能力差，降解速度過(guò)快，因此限制了其在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。針對(duì)這一問(wèn)題，本文采用熱液法在 AZ31鎂合金表面成功制備出原位Mg(OH)2膜，并研究了熱液pH值和處理時(shí)間對(duì)Mg(OH)2/AZ31鎂合金體系耐蝕性的影響。然后采用加熱固化的方法在原位 Mg(OH)2膜上制備一層硅烷膜，并探索分析了硅烷/Mg(OH)2/AZ31鎂合金體系的腐蝕過(guò)程以及硅烷

2、固化溫度對(duì)該體系耐蝕性的影響。最后討論了 AZ31鎂合金、Mg(OH)2/AZ31鎂合金和硅烷/Mg(OH)2/AZ31鎂合金材料結(jié)構(gòu)體系的腐蝕機(jī)理，具體包括以下內(nèi)容：
　　首先，圍繞熱液 pH值和處理時(shí)間對(duì)原位 Mg(OH)2膜生長(zhǎng)的影響展開研究，通過(guò)改變這兩個(gè)工藝參數(shù)來(lái)控制原位 Mg(OH)2膜的化學(xué)成分、微觀形貌以及耐蝕性能。通過(guò)考察不同熱液 pH值和不同處理時(shí)間對(duì)原位 Mg(OH)2膜的物相與微觀組織的影響，發(fā)現(xiàn)熱液pH值

3、越大，熱液處理時(shí)間越長(zhǎng)，形成的Mg(OH)2膜越厚。Mg(OH)2膜厚度隨熱液處理時(shí)間的增加，前期增長(zhǎng)較快，后期增長(zhǎng)緩慢。當(dāng)熱液pH=10，處理時(shí)間為4 h時(shí)，所制備出的原位Mg(OH)2膜最為致密且缺陷最少。同時(shí)，通過(guò)對(duì)原位Mg(OH)2膜進(jìn)行動(dòng)電位極化和交流阻抗分析，發(fā)現(xiàn)原位Mg(OH)2膜能夠有效提高M(jìn)g(OH)2/AZ31鎂合金體系耐蝕性。這是由于Mg(OH)2膜的存在提高了Mg(OH)2/AZ31鎂合金體系的腐蝕電位與阻抗。<

4、br>　　其次，采用加熱固化法制備了硅烷/Mg(OH)2基復(fù)合涂層，分析了固化溫度對(duì)該復(fù)合涂層耐蝕性的影響規(guī)律。通過(guò)考察固化溫度對(duì)硅烷/Mg(OH)2基復(fù)合涂層長(zhǎng)期浸蝕后阻抗的影響，發(fā)現(xiàn)在130°С以下，硅烷/Mg(OH)2/AZ31鎂合金體系的阻抗隨固化溫度的升高而增加。然而當(dāng)固化溫度超過(guò)130°С以后，其阻抗隨固化溫度的升高而下降。這是由于Si-O-Mg鍵的數(shù)量在溫度低于130°С時(shí)隨固化溫度的升高而增加；但當(dāng)固化溫度超過(guò)130°С

5、時(shí)，C-C鍵的斷裂會(huì)導(dǎo)致硅烷層分解，最終引起體系阻抗的下降。此外，復(fù)合涂層比單獨(dú)的Mg(OH)2膜具有良好的耐蝕性，這是由于Mg(OH)2膜與鎂基體間不僅存在化學(xué)鍵，而且在Mg(OH)2膜與硅烷層之間也存在Si-O-Mg鍵。
　　最后，運(yùn)用等效電路模型對(duì) AZ31鎂合金、Mg(OH)2/AZ31鎂合金、硅烷/Mg(OH)2/AZ31鎂合金三種材料結(jié)構(gòu)體系的腐蝕機(jī)理進(jìn)行了研究，并討論了氧化膜、Mg(OH)2膜和硅烷/Mg(OH)2復(fù)