论文部分内容阅读
为研究Zr60.14Cu22.31Fe4.85Al9.7Ag3块体非晶合金在人体体液环境下的腐蚀行为.用真空熔炼/吸铸的方法制备出直径为6mm的棒材并切割成1mm&2mm厚的片状样品,将样品放入温度为37 ℃的模拟体液(simulated body fluid,SBF)中分别进行浸泡腐蚀和电化学腐蚀测试,来研究Zr60.14Cu22.31Fe4.85Al9.7Ag3块体非晶合金的生物腐蚀行为.浸泡腐蚀依据ASTM-G31-72执行,结果显示Φ6×1mm的片状样品在30天浸泡腐蚀测试后失重小于1mg.对浸泡腐蚀后含有溶出金属离子的SBF溶液取样进行电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测试,结果显示Cu,Fe和Al的离子浓度分别为42.5 PPb、216.5 PPb、168.6 PPb,均低于细胞毒性测试的安全值.电化学腐蚀实验采用三电极的电解池方法,用 Φ6×2mm的片状样品作为工作电极,SBF为电解液,采用动电位扫面的方法,获得了Zr60.14Cu22.31Fe4.85Al9.7Ag3块体非晶合金在模拟体液中的电化学腐蚀参数,结果显示Zr60.14Cu22.31Fe4.85Al9.7Ag3块体非晶合金表现出了明显的点蚀行为,其钝化电流密度为1.4±0.2E-6 Am-2,钝化膜破裂电位为501 mV,钝化区间为917±21 mV.将浸泡腐蚀、电化学腐蚀的结果与316L不锈钢了对比,结果显示Zr60.14Cu22.31Fe4.85Al9.7Ag3块体非晶合金具有比316L不锈钢更优异的耐生物腐蚀性能.为了进一步研究Zr60.14Cu22.31Fe4.85Al9.7Ag3块体非晶合金的腐蚀机制,用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)技术对电化学腐蚀钝化过的样品进行了表面成分分析,结果显示Zr02和Al2O3占钝化膜成分的80％以上,是Zr60.14Cu22.31Fe4.85Al9.7Ag3块体非晶合金展现出良好耐腐蚀性的主要原因.对点蚀后块体非晶合金样品表面形貌及成分进行了SEM及EDX能谱分析,结果显示点蚀区域中Zr的含量明显下降,而Cu和O的含量则显示出明显的上升.可能的原因是在表面的缺陷部位,局域的Cl-离子浓度增加或溶解氧浓度下降,使得钝化膜形成的平衡被打破,钝化膜发生溶解破裂,同时会伴随一个自催化的过程,使得点蚀区域Zr加速溶解,Zr含量明显下降,点蚀逐渐长大.