Mg-1Ca-0 5Zr合金機械性質與表面腐蝕機制探討

Abstract

鎂合金作為生醫植入材料具有非常多的優點，例如：其機械性質相較於鈦合金、不鏽鋼等更加接近骨骼。此外，鎂合金在人體內可進行降解，植入物不需進行二次開刀取出，減輕病人的痛苦以及負擔，而且鎂合金降解所產生的鎂離子也能幫助骨骼的生成，加速患部的恢復。現今所使用的鎂鋁鋅合金，生醫相關研究指出鋁具有神經毒性，因此本研究添加鈣以及鋯強化鎂合金的機械性質與抗腐蝕性，研製Mg-1Ca-0 5Zr合金並探討其機械性質與表面腐蝕機制。 本研究選用擠型鎂鈣鋯合金以400℃進行均質化處理，並解析材料不同方向的機械強度，利用拉伸測試、破壞韌性以及沖蝕磨耗測試進行機械性質分析。為了提高細胞的附著性，導入顆粒沖蝕表面磨耗試驗檢討熱處理材與粗化處理材之表面抗腐蝕機制。 實驗結果顯示，均質化處理能有效提升材料延性，材料在垂直擠型方向拉伸具有較高的強度，但是延性較低。破壞韌性也顯示垂直擠型方向的破壞特徵主要為脆性主導的沿晶破壞。顆粒沖蝕磨耗測試顯示均質後之鎂鈣鋯合金硬度下降且延性上升，使得最大磨耗率角度往低沖蝕角度偏移。 均質化處理基地中第二相較均勻分布，可降低材料表面的腐蝕電位差並有效提高抗腐蝕性。經過粗化處理，因表面積提高，腐蝕速率明顯上升。再者，粗化表面因為較不平整，由極化曲線確認不會形成鈍化層。 浸泡實驗顯示粗化處理可提高表面積，加上材料表面孔洞生成而加速孔蝕發生，導致材料腐蝕速率提升，並在材料表面生成大量氫氧化鎂。此外，在平滑表面可以觀察到磷酸鈣層貼附，該磷酸鈣層具有降低鎂合金腐蝕速率?效。

Date of Award	2016 Jul 18
Original language	Chinese
Supervisor	Truan-Sheng Lui (Supervisor)