微弧氧化制備Zr基非晶合金表面涂層及其生物相容性研究.pdf

1、本課題選用Zr46(Cu4.5/5.5Ag1/5.5)46Al8(at.％)(ZrCuAlAg)非晶合金為研究對象，利用微弧氧化表面改性技術對其處理，在其表面制備了出具有生物活性的涂層，通過改變微弧氧化電壓參數和時間參數探討了非晶合金表面涂層的形成機理，通過電化學腐蝕實驗、血液相容性試驗、口腔黏膜刺激試驗和動物皮下植入試驗等系列試驗，綜合評價了微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金的生物相容性。
　　對ZrCuAlAg非晶合金進行了表面

2、改性處理，優化設計了微弧氧化電解液的成分比例，在不同微弧氧化電壓條件下制備了ZrCuAlAg非晶合金的表面涂層，觀察分析了微弧氧化電壓對涂層表面顯微形貌和元素成分含量的影響，研究發現，涂層表面形貌為多孔狀結構，涂層中含有基體合金和電解液的組成元素，涂層中的Cu和Al元素的含量顯著低于鑄態非晶合金，其中350 V電壓時涂層中Ca/P值達到1.65左右，Cu和Al元素分別為13.38%(wt.%)和2.62%(wt.%)。XRD分析發現，表

3、面涂層中存在ZrO2、SiO2和羥基磷灰石(HA)等物相，HA的出現表明微弧氧化制備的非晶合金涂層具有良好的生物活性。在350 V電壓下，通過研究不同微弧氧化時間對 ZrCuAlAg非晶合金表面涂層厚度的變化規律，探討了微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金表面涂層的形成機理。
　　對不同電壓條件下微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金進行了電化學腐蝕實驗，結合電極化曲線和相應的電化學參數，評價其耐腐蝕性能。研究發現，在0.9%NaCl溶液、

4、0.5 mol/LH2SO4溶液和PBS溶液中，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金的腐蝕傾向性均低于鑄態非晶合金和Ti-6Al-4V合金，即微弧氧化后ZrCuAlAg非晶合金具有更好的耐腐蝕性，且350 V條件下微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金的耐腐蝕性能最佳。通過對電化學腐蝕后各種合金試樣在PBS溶液中析出離子的含量進行測試分析，微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金有毒元素(如Al和Cu)的析出量小于鑄態非晶合金，這表明，微弧氧化ZrCuA

5、lAg非晶合金具有更好的生物安全性。
　　對不同電壓條件下微弧氧化 ZrCuAlAg非晶合金進行了溶血率、凝血酶原時間、部分凝血酶原時間、體外動態凝血時間和血小板黏附數量等試驗，結果表明，微弧氧化能夠顯著提高 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。
　　對不同電壓條件下微弧氧化ZrCuAlAg非晶合金進行了體內生物相容性評價，動物口腔黏膜試驗評定結果顯示，微弧氧化