cu-zn-al sma和tamz在模拟体液中的耐蚀性及牺牲阳极法制备hap涂层

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1、大连理工大学博士学位论文Cu-Zn-AlSMA和TAMZ在模拟体液中的耐蚀性及牺牲阳极法制备HAP涂层姓名：陈邦义申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：梁成浩20060201大连理工大学博士学位论文摘要生物医用金属材料的使用在提高人类生活质量方面发挥了巨大的作用。然而，金属材料植入人体后，在体液中不可避免地会发生腐蚀。腐蚀不仅会降低金属材料的力学和机械性能，甚至导致植入失效，而且，溶入体液的金属离子对周围组织会产生一定的副作用，严重的则引发组织病变或者癌变。因此，医用金属材料的耐蚀性研究对于保障其在人体内的安全使用具有十分重大的现实意义。羟基磷灰

2、石(hydroxyapatite，HAP)以其优异的生物相容性和生物活性而引起了研究工作者的极大兴趣，其力学和机械性能不能满足承力植入材料的要求。将金属材料和HAP复合综合了各自的优点，是一类极具发展前途的生物材料。丌发低温低成本HAP涂层制备方法吸引了众多研究者的兴趣。本文研究了Cu-Zn．AlSMA和TAMZ钛合金生物材料在模拟体液中的耐蚀行为，并采用牺牲阳极法在TAMZ合金表面制备生物活性HAP涂层，得出如下的结论：(1)pn7．2的模拟宫腔液中，紫铜和Cu—Zn-A1SMA的腐蚀速率分别为66．42、7’21ug／d，在模拟宫腔液中紫铜和Cu

3、-Zn．AISMA电化学反应主要受阴极氧的去极化控制。(2)Cu。Zn．A1SMA在模拟宫腔液中发生小孔腐蚀，其在pH7．2的模拟宫腔液中的临界孔蚀电位为1．70V(SCE)。小孔形貌有两种，分别为龟贝状和不规则溃疡状。Cu．zn．AlSMA在模拟宫腔液中蚀孑L发展的动力学方程为：io=465．68t。05+1．5。(3)在分析生理盐水中Cu-Zn-A1SMA腐蚀形貌的基础上，提出了Cu．Zn-AISMA在模拟体液中的腐蚀模型。腐蚀产物最外层为碱式铝盐和锌赫，其次为由溶入溶液中的铜离子发生阴极沉积反应而形成的由铜组成的沉积铜层。脱成分(辞和铝选择性溶

4、解)腐蚀层为腐蚀最里层，由铜和少量的锌和铝组成。(4)化学镀镍磷表面改性及BTA钝化法可在金属基体表面形成性能稳定的阻碍膜层，显著提高Cu-Zn-AISMA在模拟体液中的耐蚀性能。化学镀镍磷表面改性在Cu-Zn-AISMA基体表面形成非晶态镀层，BTA法钝化方法在cu-zn．AISMA表面形成了Cu(I1一BTA和Cu(II)一BTA的络合物的表面膜。(5)腐蚀电位测试和极化曲线测试结果表明，在模拟体液中，TAMZ合金具有最优的热力学稳定性和电化学稳定性。这是由于在TAMZ合金属13相结构，具有最佳的热力学稳定性和电化学稳定性。Cu-Zn-AISMA

5、和TAMZ在模拟体液中的耐蚀性及牺牲阳极法制备HAP涂层(6)通过牺牲阳极一水热处理法可成功的在TAMZ合金表面制备HAP涂层。该法具有操作简便、经济和重复性好等优点，有望在HAP涂层的制备工艺中获得实际应用。(7)双室牺牲阳极法制备HAP涂层首先在金属基体上沉积一层CaI-IP04·2H20，通过水热处理后转化为HAP。单室牺牲阳极法制各HAP涂层的机理与初始涂层的制备温度有关。当初始涂层的制各温度为20"C、40"C和60"C时，其制备原理与双室牺牲阳极法制备HAP涂层相同。当电解液温度为80"C对，首先在金属基体上沉积与HAP同晶型的缺钙磷灰石

6、层，经过水热处理之后转化为HAP。关键词：cu—zn-AlSMA，脱铝腐蚀，小孔腐蚀，化学镀镍磷。BTA钝化，TAMZ钛合金，牺牲阳极法，水热合成，HAP涂层II大连理工大学博士学位论文CorrosionresistanceofCu．．Zn--A1SMAandTAMZalloyinsimulatedbodyfluidsandpreparationofHAPcoatingbysacrificialanodemethodAbstractTheapplicationofbiomedicalmetalsexertshugeeffectonpromotingl

7、ivingqualityofhumanbeings．However，whenbeingimplantedintobody，metalswouldbecorrodedinevitablyresultingfromtheinfluenceofboayfluid，whichwilldecreasethemechanicalpropertiesofmetals，evenresultinimplantationfailure．Andthemetalionsdissolvedintobodyfluidhavesomesideeffjctonthesurround

8、ingtissue．evenleadingtopathologicalchangesorcarcinomat