鎂合金表面超聲微弧氧化涂層制備技術(shù)

第1章緒論1
1.1醫(yī)用鎂合金國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析2
1.1.1醫(yī)用鎂合金的臨床應(yīng)用優(yōu)勢(shì)3
1.1.2醫(yī)用鎂合金的臨床應(yīng)用局限性4
1.1.3醫(yī)用鎂合金臨床應(yīng)用研究4
1.2控制醫(yī)用金屬鎂降解速率的方法6
1.2.1高純鎂6
1.2.2合金化及熱處理6
1.2.3表面處理或涂層技術(shù)7
1.3鎂合金微弧氧化技術(shù)8
1.3.1微弧氧化技術(shù)原理8
1.3.2微弧氧化鎂合金涂層的結(jié)構(gòu)8
1.3.3微弧氧化鎂合金涂層的耐蝕性9
1.3.4微弧氧化鎂合金耐蝕性能及影響因素10
1.4超聲在材料研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀16
1.4.1超聲空化效應(yīng)16
1.4.2超聲空化效應(yīng)的應(yīng)用16
1.5超聲與微弧氧化復(fù)合技術(shù)設(shè)計(jì)17
1.5.1可降解生物材料植入要素17
1.5.2可降解生物材料設(shè)計(jì)思路18
參考文獻(xiàn)20

第2章微弧氧化鎂合金鈣磷生物涂層的制備27
2.1引言28
2.2試驗(yàn)材料及方法28
2.3試驗(yàn)參數(shù)及工藝過程29
2.4鎂合金微弧氧化不同體系電解液反應(yīng)29
2.5膠體溶液體系微弧氧化鎂合金表面形貌及元素分析30
2.6膠體溶液體系微弧氧化鎂合金涂層表面AFM形貌31
2.7膠體溶液體系微弧氧化鎂合金涂層的孔隙率及厚度32
2.8微弧氧化鎂合金生物活性電解液體系32
2.9本章小結(jié)33
參考文獻(xiàn)34

第3章超聲在微弧放電過程中的作用36
3.1引言37
3.2試驗(yàn)設(shè)備及工藝過程38
3.3微弧放電特性測(cè)試方法38
3.4超聲微弧放電過程研究39
3.5超聲功率微弧放電電壓響應(yīng)43
3.6超聲對(duì)微弧放電作用機(jī)理47
3.6.1超聲對(duì)微弧放電電壓的影響47
3.6.2超聲對(duì)微弧放電數(shù)量的影響47
3.7本章小結(jié)48
參考文獻(xiàn)48

第4章超聲微弧氧化鎂合金涂層的組織結(jié)構(gòu)與性能50
4.1引言51
4.2涂層的組織結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)試51
4.2.1涂層表面分析51
4.2.2涂層組織結(jié)構(gòu)分析51
4.2.3摩擦磨損與結(jié)合力測(cè)試52
4.3超聲微弧氧化鎂合金涂層的形貌分析52
4.3.1涂層表面粗糙度52
4.3.2涂層表面形貌53
4.3.3涂層斷面結(jié)構(gòu)56
4.4涂層中各元素的XPS分析61
4.4.1涂層中Mg元素的XPS分析61
4.4.2涂層中Ca元素的XPS分析62
4.4.3涂層中O元素的XPS分析63
4.4.4涂層中P元素的XPS分析66
4.5涂層的形成機(jī)理66
4.5.1超聲對(duì)微弧氧化涂層表層的形成影響66
4.5.2超聲對(duì)微弧氧化涂層內(nèi)層的形成影響68
4.6超聲微弧氧化鎂合金涂層的組織結(jié)構(gòu)71
4.6.1相組成分析71
4.6.2高分辨透射電鏡分析72
4.6.3紅外光譜分析75
4.6.4能譜分析75
4.7超聲微弧氧化CaP涂層的形成機(jī)制77
4.8電化學(xué)沉積涂層形貌及組成78
4.9超聲微弧氧化涂層的力學(xué)性能79
4.9.1涂層結(jié)合力79
4.9.2涂層摩擦磨損性能83
4.9.3超聲對(duì)涂層結(jié)合力與摩擦性的影響87
4.10本章小結(jié)89
參考文獻(xiàn)90

第5章鎂合金超聲微弧氧化涂層體外腐蝕性能91
5.1引言92
5.2試驗(yàn)材料及方法92
5.2.1體外腐蝕所用材料及裝置92
5.2.2動(dòng)物體內(nèi)種植所用材料及儀器93
5.2.3體外腐蝕性能測(cè)試94
5.3模擬體液中的電化學(xué)腐蝕94
5.3.1極化曲線94
5.3.2電化學(xué)阻抗譜96
5.4生理鹽水中的電化學(xué)腐蝕101
5.4.1極化曲線101
5.4.2電化學(xué)阻抗譜102
5.5涂層接觸角106
5.6涂層耐蝕性能107
5.7腐蝕機(jī)理分析111
5.8本章小結(jié)114
參考文獻(xiàn)115

第6章鎂合金超聲微弧氧化涂層體內(nèi)生物學(xué)評(píng)價(jià)117
6.1引言118
6.2體內(nèi)生物學(xué)評(píng)價(jià)118
6.2.1骨缺損模型建立119
6.2.2術(shù)后動(dòng)物飼養(yǎng)119
6.2.3術(shù)后處理119
6.2.4術(shù)后檢測(cè)119
6.3動(dòng)物模型建立120
6.4尿鎂及血鎂濃度120
6.5骨生長及種植體降解行為121
6.5.1種植體微觀結(jié)構(gòu)及成分121
6.5.2種植體與骨界面掃描電鏡及能譜分析122
6.5.3種植體與骨結(jié)合區(qū)口腔CT分析134
6.5.4種植體降解穩(wěn)定性139
6.5.5骨組織病理分析140
6.6涂層成骨能力分析144
6.7本章小結(jié)145
參考文獻(xiàn)145

第7章超聲微弧氧化含氮氧化鎂涂層的制備與研究147
7.1引言148
7.2試驗(yàn)材料及方法148
7.3超聲微弧氧化鎂合金涂層的表面形貌及元素分析149
7.4超聲微弧氧化鎂合金涂層的相組成151
7.5含氮氧化鎂涂層模擬體液中的生物活性151
7.5.1模擬體液中浸泡21d材料表面的鈣磷比151
7.5.2模擬體液的pH值變化151
7.5.3微弧氧化鎂合金在模擬體液中浸泡21d的失重率153
7.6超聲微弧氧化-氮化鎂涂層的形成過程154
7.7超聲微弧氧化-氮化鎂涂層的生物活性155
7.8本章小結(jié)156
參考文獻(xiàn)156

第8章醫(yī)用鎂合金研究展望158
8.1超聲微弧氧化鎂合金研究總結(jié)159
8.2醫(yī)用鎂合金研究展望160