金属镁及其合金具有良好的力学相容性和生物相容性,被誉为革命性的新一代生物材料或第三代生物材料。然而,镁合金较高的活性和替代的耐蚀性镁表面功能化改性是提高生物医用镁合金耐蚀性和生物相容性等性能的主要途径。

近日,山东科技大学曾荣昌教授及其合作者总结了最近20年来生物可降解镁合金表面涂层研究进展,建立了可降解镁合金表面改性涂层的知识框架体系。根据学科特性来分,涂层包括机械,化学,物理和生物涂层;根据功能来分,涂层包括可降解,生物活性,抗菌,自清洁,自愈合,自补偿,药物释放,生物适应和生物相容系统从重点介绍了化学转化膜(磷酸盐转化膜,氟化物转化膜,植酸转化膜),离子液体转化膜,仿生和生物矿化涂层,和碱性热处理转化膜,微弧氧化(阳极氧化)涂层和水热涂层的制备方法,性能及面临的问题。

1、图1*生物医学镁合金表面涂层方法的分类和相互联系

镁合金化学转化膜是由镁基体与成膜液间通过化学反应形成的,通常在水溶液中进行,过程包含金属溶解和沉淀物析出。由于基体直接参与成膜过程,涂层和基体之间的结合力比较强,可以作为一种提高外层与镁合金基体结合力的打垮;

镁合金沉积涂层是指其基底不参与涂层形成的非原位涂层,基体与涂层之间是由分子间力(如静电力,氢键等)和机械力来连接。与基体结合力弱,不适合作为中间层,一般多利用最外层或功能层。沉积涂层的柔性多样的,具有良好的生物活性,可以作为复合涂层的表面层,实现涂层本文介绍了共沉积涂层,物理气相沉积涂层,原子层沉积涂层,电沉积涂层和简单的覆盖涂层。

镁合金机械涂层是指在严重塑性变形过程中产生的变形表面和亚表面,制备过程中不涉及化学反应。在不约会任何物质(如沉积矿物和附着有机物)的情况下,获得了一层重点介绍了搅拌摩擦加工和喷丸处理两种机械处理涂层方法。与传统的化学涂层分离,机械涂层与基体具有更好的结合力。机械加工的表面层可以进行进一步的化学后处理,进一步实现各种功能。

可降解生物医用镁合金表面理想的功能涂层应自降解,生物活性或生物相容性,抗菌和载药等性能,为了使涂层超过以上一种或多种功能,介绍了多种涂层的复合策略和方法。其中包括自催化/自降解涂层,生物活性/生物相容性性涂层,抗菌涂层,载药涂层和复合涂层。

可降解生物医用镁合金表面理想的涂层材料应具有耐腐蚀,自降解,生物相容性和载药性能等功能,但目前很难同时达到以上效果。尤其对于可降解的医用镁合金作为植入材料,要达到可控腐蚀速率的效果是相当困难的。因此,生物医用镁合金涂层的发展仍然面临着巨大的挑战。

同时还指出镁合金阳极型涂层或许是镁合金植入材料的理想选择。基体表面阳极型涂层会优先降解,保持基体金属早期不发生明显腐蚀并保持一定的力学强度,并实现可控降解。

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低密度、高强度、高弹性模量、抗疲劳新型金属及金属基复合材料制备技术;耐磨、抗蚀、改善导电和导热等性能的金属基复合材料制备及表面改性技术等。
性能不可控的原位复合材料制备技术;常规颗粒和纤维增强复合材料制备技术;电弧/火焰喷涂、喷焊、镀锌、磷化、电镀等常规表面处理技术除外。

5.精品钢材制备技术

提高资源能源利用效率、促进减排的可循环钢铁流程技术;生态型非高炉炼铁技术,二次含铁资源和贫、难选铁矿的高效提取冶金技术,氧化物冶金技术,第三代TMCP技术,高合金钢铸轧一体化技术,薄带连铸产业化通用成套技术;高温合金制备技术;高附加值、特殊性能钢材、合金及制品的先进制备加工技术等。

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