镁及镁合金由于拥有良好的生物相容性、生物可降解以及与人骨相接近的弹性模量,引起了越来越多研究者的关注,镁合金良好的性能使其可以成为替代包括不锈钢,钛合金等传统医用植入物。但是,基于镁合金本身化学性质比较活泼,在富含Cl-的环境中(人体生理环境)极易遭受腐蚀的特性,以及腐蚀后产生的腐蚀产物H2和Mg(OH)2极易引发局部炎症和碱中毒的现象,这些都限制了镁及其合金在生物上的进一步应用。钙磷涂层是一种生物友好的涂层材料,可以满足提高镁合金耐蚀和生物相容性方面要求。采用水热的方法在AZ31镁合金表面成功制备了钙磷涂层,探究了在不同的诱导剂存在的情况下,钙磷涂层的最佳制备条件,包括水热温度、水热时间和溶液pH。另外探究了不同的诱导剂,包括氢氧化锂,脱氧核糖核酸(DNA)和谷氨酸(L-Glutamic)对钙磷涂层成膜的影响。此外,对于钙磷涂层的成膜机理也作了探讨。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪EDS、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)来表征涂层的性质,包括微观形貌、物相组成、元素成分、官能团等;通过电化学工作站、浸泡实验和析氢实验,对样品的耐蚀性进行分析。研究发现,在AZ31镁合金表面制备的Ca-P涂层提高了镁合金基体耐蚀性能,但是,由于不同诱导剂以及制备条件的差异,所制备的钙磷涂层在形貌、物相和耐腐蚀方面都存在着某些差异,具体结论如下:(1)通过水热法在LiOH·H2O的添加条件下成功在AZ31镁合金表面制备了具有自愈合功能的Ca-P涂层,其最佳的制备条件为:pH3.5、水热温度100℃、水热时间4h。该涂层的主要化学成分为CaHPO4·2H2O和Ca10(PO4)6(OH)2·5H2O。电化学实验表明,该涂层的自腐蚀电流密度比基体降低了一个数量级,这说明涂层提高了基体的耐蚀性;同时,划痕浸泡实验和开尔文扫描探针实验显示,涂层具有自修复性能。并在此基础上提出了涂层自愈合的机理:镁基体的腐蚀诱发不溶盐CaHPO4的再溶解与重结晶的过程。(2)通过水热法在脱氧核糖核酸DNA存在的情况下,成功在150℃、4h的水热条件下于镁合金AZ31表面诱导形成Ca-P涂层。从动电位极化曲线上来看,该涂层耐腐蚀提高的程度虽然不如预期,但是其在模拟体液中服役250h后仍然保持相对完整致密的晶体结构,这说明制备的涂层有可能具有长期服役的能力。同时,提出了 DNA诱导钙磷涂层的成膜机理。即,DNA中的磷酸基团可以吸附溶液中钙离子,从而形成CaHPO4、缺钙型羟基磷灰石Ca10-x(HPO4)x(PO4)6-x(OH)2-x和Ca3(PO4)2涂层。DNA细化了涂层晶粒,增强了基体与涂层的结合能力。(3)添加具有生物相容性的L-谷氨酸,通过水热法成功诱导了 Ca-P涂层的形成,最优的实验方案为水热温度90℃、时间4h。该涂层的物相主要为CaHPO4和Ca10(PO4)6(OH)2。从动电位极化曲线和电化学交流阻抗来看,L-谷氨酸诱导的钙磷涂层的耐蚀性还是有一定程度的提高。L-谷氨酸使Ca-P涂层的自腐蚀电位比基体的更低。或者说,L-谷氨酸的使Ca-P涂层从阴极型涂层变成了阳极型涂层。此外,提出了 L-谷氨酸诱导的钙磷涂层的成膜机理。