朱世杰
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王剑锋
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刘欣玉
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王利国
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任晨星
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常蕾
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王俊
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关绍康
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.003
目的 在医用镁合金骨螺钉表面构建羟基磷灰石涂层,有效控制其降解速率.方法 利用微弧电泳/水热复合方法,在形貌复杂的骨螺钉表面制备涂层.该方法首先利用电解抛光对骨螺钉表面进行表面预处理,采用微弧电泳技术在其表面制备羟基磷灰石涂层,再利用水热合成对微弧电泳涂层进行封孔.利用XRD、SEM、AFM等分析手段对涂层显微结构进行分析,利用体外浸泡实验和电化学实验对涂层耐腐蚀性能及其对钙磷盐的诱导特性进行了评价.结果 在电解抛光电流0.14A、抛光时间2min的工艺条件下进行电解抛光预处理,可以提高基体和涂层的结合性能.由于骨螺钉的特殊形状,在微弧电泳电解液中添加丙三醇,并通过调整电解液中丙三醇含量优化微弧电泳工艺(电压155 V,反应时间20 min),能有效抑制尖端放电现象,防止膜层组织疏松和大量的氧化物堆积,以及涂层剥落甚至基体烧蚀的现象.再优化水热合成工艺参数(处理液pH值8.5,反应时间1.5h,反应温度393 K)对微弧电泳涂层进行封孔,得到微弧电泳/水热复合涂层.结论 微弧电泳/水热复合涂层表面形貌为菜花状结构,由纳米棒状羟基磷灰石组装而成,均匀致密,结晶性好.电化学腐蚀测试表明,制备复合涂层后,骨螺钉的腐蚀电流密度降低了一个数量级.在模拟体液中浸泡6天,骨螺钉的形貌依然完整,说明水热复合涂层在改善生物相容性的同时,提高了骨螺钉的耐腐蚀性能.但微动摩擦磨损测试显示,水热复合封孔处理后磨损性能下降.
关键词:
生物镁合金
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骨螺钉
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电解抛光
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微弧电泳
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水热合成
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复合涂层
,
羟基磷灰石
王红菊
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李霄
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张培
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赵常利
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张小农
机械工程材料
采用电化学沉积方法在镁锌合金骨螺钉表面制备了无氟和含氟(FHA)的钙磷盐防降解涂层,并在模拟人体体液中进行体外降解试验,采用扫描电镜和X射线衍射仪等分析了降解前后涂层的形貌与晶体结构.结果表明:无氟涂层为丝状和块状结构,而含氟涂层为柱状结构；无氟和FHA钙磷盐涂层都可以有效减缓镁合金在模拟人体体液中的腐蚀,前者比后者的效果更佳；FHA涂层不易溶解,但与外形复杂的螺钉结合不牢,且其质脆,浸泡过程中易于脱落；无氟涂层则能保持完整性,可以对骨螺钉起到更好的保护作用.
关键词:
镁锌合金
,
骨螺钉
,
降解
,
钙磷盐涂层
