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不同工艺参数对微弧氧化医用纯锌 表面微观组织和性能的影响

2021-03-12张昕王婷白晶薛烽储成林

表面技术 2021年2期

张昕,王婷,白晶,薛烽,储成林

(东南大学,南京 211189)

近年来,锌及锌基合金成为生物医用可降解金属的研究热点[1-3]。Zn 的标准电极电位(-0.763 V)正好介于Mg(-2.372 V)和Fe(-0.447 V)之间,理论上降解速度适宜,体内体外实验均证实了这点[4-6]。其次,Zn 作为人体内含量第二大的微量元素,是多种酶的组成成分,参与免疫系统和神经系统等几乎所有的代谢活动,腐蚀产物(ZnO、Zn(OH)2等)也安全无毒,具有良好的生物相容性。Bowen 等[7]证明,Zn可以阻碍癌细胞增殖,防止支架内再狭窄。Henning[8]发现,Zn 具有良好的抗动脉粥样硬化的功能。腐蚀产物ZnO 可帮助新血管的生成,而血管生成是组织愈合的关键[9]。此外,Zn 熔点低(420 ℃),熔融态的反应活性比Mg 低,具有良好的热处理加工性能[10]。基于以上优点,锌及锌基合金被国内外科研团队广泛关注。

对比镁基合金与铁基合金,纯锌具备较为适中的腐蚀降解速率,目前已有不少关于锌合金化的研究,例如Zn-Li[7]、Zn-Mg[11]、Zn-Ca[12]等。在临床使用时,锌合金降解速率的调控,需要根据具体的应用环境来处理。例如作为支架材料时,植入初期需要提供一定的机械支撑,降解速率不宜过快,后期应尽快降解,利于机体性能的修复[7,13]。微弧氧化作为一种表面处理工艺,可有效改善合金的耐腐蚀性[14-19]。目前,只有少量研究将微弧氧化技术应用于纯锌及锌合金,但均未全面系统地研究微弧氧化工艺对膜层性能的影响[20-23]。王严等人[20]主要研究了电压、占空比和微弧氧化时间对微弧氧化膜层腐蚀和磨损性能的影响,发现低电压可获得较好的耐蚀性和耐磨损性能。……

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