镁合金ZK60表面Ta-O/Mg复合涂层的制备与性能研究

来源 :湖南工业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:camelwin2000
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镁及镁合金具有接近人骨的弹性模量和密度、体内可降解以及优异的生物相容性等特点,是一种很有潜力的可降解医用植入材料。然而,镁及镁合金在人体生理环境下中的腐蚀速度较快,在骨组织未愈和骨修复未完成的情况下,提前发生性能失效,最终导致植入手术失败。如何提高镁及镁合金的耐腐蚀性能,使其降解速度与人骨生长速度匹配,已成为近年来国内外可降解医用植入材料的研究热点。为提高镁合金的耐腐蚀性能,本研究在镁合金ZK60表面制备了Ta-O/Mg复合涂层,利用XRD和SEM对涂层进行了表征,通过划痕仪和电化学工作站对涂层的性能进行了检测,系统研究了中间层、制备参数对复合涂层在模拟体液环境下的腐蚀特性的影响。通过射频反应技术在镁合金ZK60表面制备了Ta-O涂层以及含有Ta、Mg和Zr三种金属中间层的Ta-O涂层(分别用TZ、TTZ、TMZ和TZZ表示),研究了涂层的表面形貌、物相成分、结合强度和腐蚀特性。结果表明:(1)四种涂层表面均由Ta、Ta6O及Ta2O5组成,其中TMZ试样表面晶粒大小均匀,组织致密,涂层质量最佳;(2)四种涂层试样的涂层结合力由大到小的顺序依次是TMZ(16N)>TTZ(14.5N)>TZ>(12N)TZZ(8N);(3)四种涂层均能提高镁合金ZK60的耐腐蚀性能,其中含有中间层的Ta-O涂层对ZK60的保护作用要高于单层Ta-O涂层;(4)TMZ试样的腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小,表现出最佳的耐腐蚀性能。利用单因素实验法研究了中间层Mg薄膜的溅射功率与溅射时间、Ta-O薄膜的溅射功率与氩氧比四个参数对TMZ试样的腐蚀特性的影响。结果表明:当Mg薄膜的溅射功率由250W降低到50W,或者Mg的溅射时间25 min减小到5min时,或者Ta-O薄膜的溅射功率由300 W减小到100 W;或者Ta-O薄膜的氩氧比由7:1减小到1:1,TMZ试样的耐腐蚀性能均呈现出先提高后降低的趋势,其中Mg的溅射功率与溅射时间,Ta-O的溅射功率和氩氧比分别为为100W、10 min、250 W和18:12时的试样的耐腐蚀性能最佳。
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