TiNi及Co合金生物医用材料的腐蚀行为及血液相容性
[文章编号]1004-0609(2001)S2-0277-05
TiNi及Co合金生物医用材料的腐蚀行为及血液相容性①
郭海霞,梁成浩,穆 琦
(大连理工大学化工学院,大连116012)
[摘 要]采用线性极化技术测量了生物医用材料TiNi形状记忆合金,CoCrNiMo和CoCrNiW的腐蚀速率,并用动态电位扫描法考察了其阳极极化行为。结果表明,3种合金钝化电位区宽,维钝电流密度小,显示出优异的耐全面腐蚀性能。电位扫描曲线滞后环面积及腐蚀后扫描电镜观察显示,两种钴合金具有良好的耐孔蚀性能,而TiNi的孔蚀倾向较大,这是因为在TiNi合金表面夹杂的Ti2Ni易受活性阴离子的浸蚀,而钴合金中的Co,Cr,Mo和W均易在表面形成钝性氧化膜,抑制孔蚀的发生。接触角、动态凝血时间和溶血率的测定表明TiNi具有更优的血液相容性,这可能与其表面的TiO2膜具有较小的表面张力有关。
[关键词]生物医用材料;腐蚀;孔蚀;血液相容性
[中图分类号]TG174.2 [文献标识码]A
钛合金及钴合金作为生物医用材料应用较为广泛,这是由于两种合金均具有优异的耐磨性及耐蚀性。近年来,TiNi形状记忆合金以其独特的形状记忆效应及生物力学性能受到了广泛的青睐[1]。但在人体这一特殊环境中,上述合金会发生腐蚀,这不仅严重影响了材料的使用寿命,且腐蚀释放的金属离子会对人体产生致敏、致畸、致癌等生理危害。当材料与血液接触时,其表面特性及腐蚀产生的金属离子亦会对凝血、溶血过程产生影响[2],因此植入材料必须具备良好的耐蚀性和优异的血液相容性。目前对于TiNi及Co合金的腐蚀行为与血液相容性的研究已有一些报道[3～5],但研究结果存在许多矛盾之处,有必要进一步深入研究。本文作者在模拟血液及人体血液中对TiNi形状记忆合金, CoCrNiMo和CoCrNiW的腐蚀行为进行了研究,并结合接触角、动态凝血时间、溶血度等指标评价了3种生物医用材料的血液相容性。
1 实验方法
1.1 实验材料与介质
实验材料为TiNi形状记忆合金(简称TiNi)和CoCrNiMo,CoCrNiW钴合金。TiNi中Ti占50.8% (摩尔分数),其余为Ni,相变温度A s=27℃,A f =56℃。两种钴合金的化学成分见表1。
表1 钴合金的化学成分
T able1 Chemical composition of
cobalt2based alloys(mass fraction,%)
Alloy Mo Cr Fe W C CoCrNiMo 5.025.0 3.1 2.10.06
CoCrNiW-19.9 2.414.60.07
Alloy Si Mn Ni Co
CoCrNiMo0.380.78.9Bal.
CoCrNiW0.16 1.5210.7Bal.
实验介质包括生理盐水,模拟血液Tyrode’s 溶液以及人体血液。生理盐水为0.9%NaCl溶液。Tyrode’s溶液组成[6]为NaCl8.00g+KCl0.20g+ CaCl20.20g+NaHCO31.00g+MgCl20.10g+ NaH2PO40.05g+1L H2O,调节p H值为7.4。人体血液为加入复方枸椽酸钠抗凝剂的混合血液(购自于大连供血站)。
1.2 腐蚀实验
线性极化测试用试样的尺寸为10mm×10mm×2mm,有效工作面积为1cm2,非工作面用电木粉镶嵌。试样经水磨砂纸打磨后,用去离子水冲洗,无水乙醇脱脂,吹干待用。
采用线性极化法测量腐蚀速率,参比电极为Ag/AgCl电极,辅助电极为Pt电极。测试前先将试样放入介质中稳定4h,然后以5mV/min的扫描速
第11卷专辑2 Vol.11S2
中国有色金属学报
The Chinese Journal of N onferrous Metals
2001年11月
Nov. 2001
①[基金项目]辽宁省自然科学基金资助项目(972210)
[收稿日期]2001-04-20;[修订日期]2001-09-07 [作者简介]郭海霞(1975-),女,博士研究生.
度线性极化,扫描范围ΔE=-10～10mV。测得极化电阻R p,腐蚀电流由I=B/R p求得。其中B值取经验值20mV[7]。极化曲线的测量扫描速度为30mV/min,温度控制在(37±1)℃。当阳极电流密度达到1A/m2时,电位以同样扫描速率反向扫描,由滞后环面积大小考察合金的孔蚀敏感性。腐蚀后试样表面用扫描电镜(SEM)进行观察。
1.3 血液相容性测试
1)接触角
采用JJ C21润湿测量仪测量接触角,在室温条件下,用微型注射器,将测试液滴在材料表面上,液滴直径约2～3mm,静止3min快速测取接触角,重复测量10次,取平均值。
2)动态凝血时间
抽取新鲜人血,在试样上滴0.1mL,静置一定时间后将样品转移至烧杯中,加入50mL蒸馏水,其浓度用溶液的吸光度表征,由752型分光光度计测量(波长540nm),每个时间点测定3个样品,取平均值。
3)溶血度的测量
新采人血10mL,用0.5mL2%草酸钾抗凝。取此血8mL加生理盐水10mL,得稀释人血。将样品置于10mL生理盐水中,37℃恒温30min后加入0.2mL稀释血,轻轻混匀,在水浴中继续保温60min。液体倒入试管中以850r/min速度离心分离,取上层溶液于545波长处测定吸光度值。阳性对照用10mL蒸馏水+0.2mL稀释血,阴性对照用10ml生理盐水+0.2mL稀释血。根据下式计算溶血度:
a=D t-D nc
D pc-D nc
×100%(1)
式中 D t为样品吸光度,D nc为阴性对照吸光度, D pc为阳性对照吸光度。
2 结果与讨论
在人体环境中,医用合金腐蚀速率一般都非常低,测量其准确值比较困难。采用传统的失重法时,若浸泡时间短,失重量很小,不易测出前后差异。线性极化技术,暂态线性极化技术和充电曲线法是3种测量低腐蚀速率的方法,其灵敏度足以测量<0.01A/m2的腐蚀速率。线性极化法可以方便、快捷、连续地测定材料的瞬时腐蚀速度,极化电流小,不破坏试样的表面状态。在Tyrode’s溶液中用该方法所测腐蚀速率如图1所示。CoCrNiMo, CoCrNiW和TiNi的腐蚀速率依次为0.272μm/a, 0.327μm/a和0.524μm/a。可见,两种钴合金的腐蚀率相差不大,但均比TiNi低。
图2示出3种
合金在Tyrode’s溶液和人体血
图1 Tyrode’s溶液中TiNi及Co合金的腐蚀速率Fig.1
Corrosion rates of TiNi and
cobalt2based alloys in Tyrode’s solution
图2 TiNi及Co合金阳极极化曲线
Fig.2 Anodic polarization curves of
TiNi and cobalt2based alloys
(a)—In Tyrode’s solution;(b)—In blood
?
3
7
2
?
第11卷专辑2 郭海霞,等:TiNi及Co合金生物医用材料的腐蚀行为及血液相容性
液中的阳极极化曲线。自极化伊始,试样即处于钝化状态,维钝电流密度(I p)比较接近,约为0.15A/m2(图2(a)),钝化电位区间都大于800mV,显示了良好的耐全面腐蚀性。在Tyrode’s 溶液和人体血液中,TiNi分别在487mV和372mV 时发生过钝化现象,阳极电流密度急剧增大。CoCrNiMo与CoCrNiW合金的阳极极化行为基本相似,过钝化电位均高于TiNi,即表现出更强的钝性。当极化电流密度达到10A/m2时反向扫描发现,两种钴合金的滞后环扁而窄,TiNi的则宽而大。在人体血液中合金的极化规律类似,钴合金无滞后环出现。可见,钴合金具有良好的耐孔蚀性能,而Ti2 Ni有较大的孔蚀倾向。实验结束后观察合金表面,钴合金只有在少数情况下才发现小蚀坑痕迹,而TiNi出现孔径大而深的蚀坑。
CoCrNiW(CoCrNiMo与之相似)和TiNi在Tyrode’s溶液中孔蚀试样的扫描电镜照片示于图3。钴合金腐蚀后的表面经放大300倍才发现少量蚀孔,而TiNi放大35倍即发现较多的蚀坑。这与实验观察到的现象一致,也说明TiNi较两种钴合金更易发生孔蚀。
在模拟血液和人体血液中钴合金和TiNi均显示出良好的耐全面腐蚀性能,但耐孔蚀性能迥异。分析其原因,Ti和Co均属于易钝化元素,Ti的氧化物为TiO2,Co的氧化膜则由Co3O4和Co2O3构成[8],这些膜层赋予合金良好的耐全面腐蚀性。另一方面,在TiNi表面存在Ti2Ni相的夹杂[9,10],活性阴离子如Cl-等优先吸附在Ti2Ni相周围,破坏了表面的钝性TiO2
膜,导致Ni溶解并强烈水解,
使得局部介质酸性增强,阻滞了钝化膜的修复。而对于CoCrNiMo和CoCrNiW合金,一方面基体本身具有较强的耐蚀性,另一方面合金中所含Cr和Mo(或W)
元素易在表面形成致密稳定的氧化膜,因此有效地抑制了孔蚀的发生。
图4示出3种材料在去离子水、生理盐水、Tyrode’s溶液和人体血液中的接触角测试结果。可以看出,在4种溶液中,合金接触角大小顺序为: TiNi 动态凝血实验中吸光度的大小与未凝固红细胞的相对量成正比。由图5结果可知,随时间延长,吸光度值减小,凝血程度加剧。接触时间相同时, TiNi具有最高的吸光度值,然后依次为CoCrNiW 和CoCrNiMo,表明TiNi的抗凝血特性优于两种钴合金,而CoCrNiW又优于CoCrNiMo。从溶血率 图3 合金腐蚀后扫描电镜照片 Fig.3 SM E images of alloys after corrosion (a)—CoCrNiW alloy;(b)—TiNi alloy 图4 不同介质中合金的接触角 Fig.4 Contact angles of alloys in different solutions ? 4 7 2 ?中国有色金属学报 2001年11月 图5 动态凝血实验中吸光度与时间的关系 Fig.5 Curves of optical density vs time 的比较(图6)同样可看出,溶血率由低到高的顺序为TiNi ,即TiNi 对红细胞的破坏程度最轻。可见TiNi 合金表现了较优的血液相容性,这可能与其表面生成的TiO 2膜有关。研究表明 [2] ,材料表面的亲水性及自由能对血液成 分的吸附、变性等有密切联系,如材料具有较强的亲水性和接近血管内膜的表面自由能,则可获得良好的抗凝血抗血栓性能。本实验的研究结果证实了表面亲水性的强弱与血液相容性优劣的相关性,支持了上述观点。此外,若TiO 2的功函数足够小[11],也可以有效阻止纤维蛋白原的电荷转移,从而延长凝血时间,提高血液相容性。 图6 TiNi 及Co 合金溶血率的比较Fig.6 Comparison of hemolysis rates of TiNi and cobalt 2based alloys 3 结论 1)用线性极化法测得TiNi 形状记忆合金, CoCrNiW 和CoCrNiMo 合金在Tyrode ’s 溶液中的 腐蚀率分别为0.272μm/a ,0.327μm/a 和0.524 μm/a ,TiNi 的腐蚀率大于两种钴合金。 2)在模拟血液及人体血液中的阳极极化测试表明,三种合金的钝化区间宽,维钝电流密度小,表现出优异的耐全面腐蚀性能。通过电位扫描曲线滞后环面积及扫描电镜观察发现,TiNi 形状记忆合金有较大的孔蚀倾向,而两种钴合金具有良好的耐孔蚀性能。 3)用接触角、动态凝血时间及溶血率表征时,TiNi 形状记忆合金的血液相容性及表面性能优于CoCrNiW 和CoCrNiMo 合金。 [REFERENCES] [1] XIE Miao (薛 淼),J IA Wei 2tao (贾为涛).形状记忆 合金的医学应用[J ].Journal of Biomedical Engineering (生物医学工程学杂志),1987,4(2):130-134.[2] GU Han 2qing (顾汉卿),XU Guo 2feng (徐国风). 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Corrosion behavior and haemocompatibility of TiNi shape memory alloy and cobalt 2based alloys GUO Hai 2xia ,L IAN G Cheng 2hao ,MU Qi (School of Chemical Engineering ,Dalian University of Technology ,Dalian 116012,P.R.China ) [Abstract]The corrosion rates and anodic polarization behavior of TiNi shape memory alloy ,CoCrNiMo and CoCrNiW biomedical materials were studied res pectively by linear polarization and potentiodynamic scanning techniques.The results show that three alloys have excellent corrosion resistance with the extensive passive region and low passive current density.The hysteresis loop and SEM morphology show that cobalt 2based alloys exhibit better resistance to pitting corrosion ,while TiNi is very susceptible to it.It is due to the Ti 2Ni inclusions on the surface which is easily attacked by active anion Cl -,but in cobalt 2based alloys the element Co ,Cr ,Mo and W can form passive oxide film which inhibits pitting corrosion.The measurement of contact angle ,dynamic clotting time and hemolysis rate indicate that the haemocom patibility of TiNi is the best ,which is perhaps attributed to the small surface tension of TiO 2film. [K ey w ords]biomedical materials ;corrosion ;pitting corrosion ;haemocompatibility (编辑 杨 兵) ?672?中国有色金属学报 2001年11月 上海商虎/张工：158 –0185 -9914 Incone706（N09706) 化学成分 物理性能 常温下合金的机械性能的最小值 耐腐蚀性特性 该合金中的铬元素提供抗氧化性介质，镍元素不仅提供抗复原环境并且具有很强的抗两个氯离子和羟基离子应力腐蚀开裂的能力。 产品：哈氏合金、高温合金、铜镍合金、英科耐尔、蒙乃尔、钛合金、沉淀硬化钢等各种中高端不锈钢，镍基合金等。 高温合金： GH3030、GH4169、GH3128、GH145、GH3039、GH3044、GH4099、GH605、GH5188等 软磁合金： 1J06、1J12、1J22、1J27、1J30、1J36、1J50、1J79、1J85等 弹性合金： 3J01、3J09、3J21、3J35等。蒙乃尔合金：Monel 400（N04400）、Monel K500（N05500）等 膨胀合金： 4J28、4J29（与玻璃烧结）、4J32、4J33、4J34、4J36、（与陶瓷烧结）4J38、4J42、4J50等 耐蚀合金： Inconel 600、601、617、625、686、690、713C、718、Inconel X-750等 因科洛伊合金： Incoloy 20、330、718、800、800H、800HT、825、925、Inconel 926【N08926/1.4529】等 哈氏合金： Hastelloy C、C-4、C-22（N06022）、C-276、C-2000、Hastelloy B、B-2、B-3等 纯镍 / 钛合金： N4、N5（N02201）N6、N7（N02200）TA1、TA2、TA9、TA10、TC4等 沉淀硬化钢/双相不锈钢 17-4PH（sus630）、17-7PH（sus631）、15-5PH/ 2205、2507、904L、254SMO、20#（N08020） 生产工艺：热轧、锻轧、精扎、机轧、挤压、连铸、冷拔、浇铸、冷拉等 供应规格：棒材、板材、管材、带材、毛细管、丝材及块料。 镍基合金管的性能、化学成分 以镍为基体,能在一些介质中耐腐蚀的合金,称为镍基耐蚀合金。此外,含镍大于30％,且含镍加铁大于50％的耐蚀合金,习惯上称为铁－镍基耐蚀合金(见不锈耐酸钢)。1905年美国生产的Ni-Cu合金(Monel合金Ni 70 Cu30)是最早的镍基耐蚀合金。1914年美国开始生产Ni-Cr-Mo-Cu型耐蚀合金(Illium R)，1920年德国开始生产含Cr约15％、Mo约7％的Ni-Cr-Mo型耐蚀合金。70年代各国生产的耐蚀合金牌号已近50种。其中产量较大、使用较广的有Ni-Cu,Ni-Cr,Ni-Mo，Ni-Cr-Mo(W)，Ni-Cr-Mo-Cu和Ni-Fe-Cr，Ni-Fe-Cr-Mo等合金系列,共十多种牌号。中国在50年代开始研制镍基和铁－镍基耐蚀合金，到70年代末，已有十多种牌号。 类别镍基耐蚀合金多具有奥氏体组织。在固溶和时效处理状态下，合金的奥氏体基体和晶界上还有金属间相和金属的碳氮化物存在，各种耐蚀合金按成分分类及其特性如下： Ni-Cu合金在还原性介质中耐蚀性优于镍,而在氧化性介质中耐蚀性又优于铜，它在无氧和氧化剂的条件下，是耐高温氟气、氟化氢和氢氟酸的最好的材料（见金属腐蚀）。 Ni-Cr合金主要在氧化性介质条件下使用。抗高温氧化和含硫、钒等气体的腐蚀，其耐蚀性随铬含量的增加而增强。这类合金也具有较好的耐氢氧化物（如NaOH、KOH）腐蚀和耐应力腐蚀的能力。 Ni-Mo合金主要在还原性介质腐蚀的条件下使用。它是耐盐酸腐蚀的最好的一种合金，但在有氧和氧化剂存在时，耐蚀性会显著下降。 Ni-Cr-Mo(W)合金兼有上述Ni-Cr合金、Ni-Mo合金的性能。主要在氧化－还原混合介质条件下使用。这类合金在高温氟化氢气中、在含氧和氧化剂的盐酸、氢氟酸溶液中以及在室温下的湿氯气中耐蚀性良好。 Ni-Cr-Mo-Cu合金具有既耐硝酸又耐硫酸腐蚀的能力，在一些氧化-还原性混合酸中也有很好的耐蚀性。 什么是超级不锈钢？镍基合金？ 超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢，首先在化学成分上与普通不锈钢304不同，是指含高镍，高铬，高钼的一种高合金不锈钢。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，与304相比，具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能，是304不可取代的。另外，从不锈钢的分类上，特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。 由于这种特种不锈钢是一种高合金的材料，所以在制造工艺上相当复杂，一般人们只能依靠传统工艺来制造这种特种不锈钢，如灌注，锻造，压延等等。 在许多的领域中，比如 1，海洋：海域环境的海洋构造物，海水淡化，海水养殖，海水热交换等。 2，环保领域：火力发电的烟气脱硫装置，废水处理等。 3，能源领域：原子能发电，煤炭的综合利用，海潮发电等。 4，石油化工领域：炼油，化学化工设备等。 5，食品领域：制盐，酱油酿造等 在以上的众多领域中，普通不锈钢304是无法胜任的，在这些特殊的领域中，特种不锈钢是不可缺少的，也是不可被替代的。近几年来，随着经济的快速发达，随着工业领域的层次的不断提高，越来越多的项目需要档次更高的不锈钢。。。。。特种不锈钢（超级不锈钢、镍基合金）。 欧洲最佳血液透析实践指南（EBPG） 指南1：肾功能测定、肾科医师就诊时机及开始血液透析治疗时机。 指南2：血液透析充分性评估。 指南3：血液透析膜材料生物相容性。 指南4：透析用水与透析液。 指南5：慢性维持性血液透析与抗凝。 指南6：血液透析相关感染的防治。 指南7：血管并发症及高危因素。 最佳贫血治疗实践指南。 指南1.1：肾功能测定 不推荐单凭血肌酐或尿素氮评估肾功能。 GFR<30ml/min时，不推荐应用肌酐值倒数图以及Cockcroft/Gault公式评估肾功能。不推荐应用Cockcroft/Gault公式以及肌酐值倒数图用于决定是否需透析治疗。 （证据水平：A级） 指南1.1：肾功能测定 为避免混淆并使肾衰竭病人及时得到专科诊治，肾功能测定报告推荐应用GFR （ml/min/1.73m2)或GFR等效值。 检验报告避免使用每周肌酐清除率或Kt/V等透析专用术语。 （证据水平：C级） 指南1.1：肾功能测定 肾衰竭患者GFR的评估推荐使用尿素清除率和肌酐清除率的平均值进行计算，测定过程应准确收集24小时尿液并经体表面积（1.73m2）标化。（证据水平：C级）其他可用于GFR评估的方法包括：MDRD公式法、指示剂法（碘海醇、碘他拉酸盐、EDTA、菊粉）、口服西咪替叮肌酐清除率法。 指南1.1：肾功能测定 为便于慢性肾衰竭患者临床肾功能测定报告的发布，推荐应用MDRD公式或尿素清除率和肌酐清除率平均值评估GFR值。 尿素清除率和肌酐清除率平均值计算测定过程应准确收集24小时尿液并经体表面积（1.73m2）标化。 推荐使用Gehan/George法计算体表面积。 （证据水平：B级） 指南1.1：肾功能测定 为便于临床诊治，当血清肌酐水平高于正常时，建议实验室应用MDRD公式计算GFR并以此发报告。 若实验室通过24小时尿测定肌酐清除率，建议在发报告的同时，通过计算尿素和肌酐清除率平均值计算GFR，并标注该结果未经体表面积标化以及标明不同体重人群的参考值。 （证据水平：C级） 指南1.2：专科就诊时机确定 当患者GFR<60 ml/min，建议转肾脏专科医师诊治；若GFR<30 ml/min，必须由肾脏专科医师诊治。 重庆科技学院课程结业论文 课程名称：材料制备概论 专业班级： 学生姓名： 学号： 成绩： 浅谈镁合金的应用及腐蚀 摘要：镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比钢度高，阻尼性，切削加工性、导热性好，电磁屏蔽强等优点，在交通、通讯、电子和航天等领域的应用前景十分广泛，2003年世界和我国原镁产量分别达到51万吨和31万吨，且以每年20%的速度迅速增长。镁合金的应用日益广泛，防腐研究也势在必行。 关键字：镁合金应用腐蚀 镁是地球上储量最丰富的元素之一，陆地上有白云石，湖泊有盐湖，海洋里也存在大量的镁，可谓取之不尽，用之不竭。我国目前在镁工业方面有三项“世界冠军”，第一是镁资源大国，储量居世界首位；第二是原镁生产大国，产量占全球2／3；第三是出口大国，近年的出口量约占产量的80％一85％。镁合金的性能决定了用途，镁合金的防腐延长使用寿命。本文就镁合金的应用及防腐做部分浅析，仅此对镁合金做一个小结。 1.镁合金简介 镁在门捷列耶夫元素周期表中属ⅡA族碱土金属。块状金属镁在室温下呈银白色。原子序数：12，相对原子量：24．3050。原子半径：0．160nm，原子体积：14．0cm3／mol。原子内自由电子状态：1s2 2s22p63s2。在自然界中镁的同位素及其比例：2412 Mg为79％， 25 Mg为10％，2612Mg为11％。镁原子核的热中子吸收率小，仅次于铍。常态镁的热中子12 吸收率为0．063±0．004，2412 Mg为0．03，2512Mg为0．27，2612Mg g为0．03。X射线吸收系数：32．9m2／kg。镁的同位素有利于合金的形成，以及种类的多样化。 具体来说，根据镁合金的主要元素，镁合金有含铝、锌、锆和稀土等五组。在此基础上，镁合金具体有如下几种：Mg-Mn，Mg—A1—Mn，Mg-A1-Zn-Mn，Mg-Zr，Mg-Zn-Zr，Mg-RE-Zr，Mg-Ag—RE-Zr，Mg-Ye—RE-Zr。最近，钍也被加入到镁合金中从而又形成了几种新的合金：Mg-Th-Zr，Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr。镁合金中加入稀土，主要是为了提高镁合金在高温下的力学性能。含稀土的镁合金铸件由于价格较高，一般用于航天上。目前汽车行业也开始对这类镁合金产生了兴趣。此外，MgLi合金(密度<1．5g／cm3)以其极轻的重量也受到了航空与军事工业的关注。如LAl41就可作为变形合金产品，有很好的延展性，但耐腐蚀性能较差。从生产过程看，可分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。虽然铸造件是镁合金的主要产品，最近汽车工业的需求大大刺激了变形镁合金的发展。较常用的变形镁合金中含有1．9％的锰或3．5％Al、0．5％Zn和o．25％Mn。变形镁合金的应用受到的限制较大，主要是因为其应力腐蚀破裂敏感性较高。目前铸造镁合金的发展较快。实用的铸造镁合金主要有Mg—A1-Zn，Mg-Mn，Mg-Zr-Zn，Mg-Zr-稀土合金。Mg-A1-Zn合金是最早使用的合金体系，它奠定了镁工业的：基础。Mg-A1系列的合金最大的缺点是高温力学性能差，同时铸造的微孔会在表面上显现。Mg-Zr-Zn合金通常有很细的微观组织结构，其常温力学性能较好。压力铸造镁合金是工业中应用最广的一类镁合金。主要有AZ，AM，AS和AE等4系列。最为典型的合金有AZ91，AM60，AM50，AS21,AS41，AE42等。 2．镁合金的性能 2.1 重量轻：镁合金是结构最轻的材料 2.2 比强度高：镁合金的强度重量比是所有常用工程金属材料中最高的 2.3 超强的吸收塑变能量：镁合金对机械的震荡的吸收能力很强，特别是在高应力下，它 论文 课题名称：耐蚀材料之镍基合金学号： 姓名： 摘要：镍在许多腐蚀性苛刻的介质中,都具有很高的耐蚀性能。镍对铜、铬、铁等金属元素有较高的固溶度,因而能组成成分范围广泛的镍合金。镍基合金是一类高性能的耐蚀材料，本文介绍了镍基耐蚀材料的耐蚀特性、并与其它材料作了比较．综述了现阶段此材料的研究与发展方向，在工程中镍基耐蚀合金的种类及其应用。 关键词：镍基合金；耐蚀；发展 镍基合金是指在650--1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。高温合金按照基体的不同可分为：铁基高温合金，镍基高温合金与钴基高温合金。其中镍基高温合金简称镍基合金。主要合金元素有铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆等。其中Cr，Ai等主要起抗氧化作用，其他元素有固溶强化，沉淀强化与晶界强化等作用。镍基合金的代表材料有: Incoloy合金，如Incoloy800，主要成分为：32Ni-21Cr-Ti,Al，属于耐热合金；Inconel合金，如Inconel600，主要成分是：73Ni-15Cr-Ti,Al，属于耐热合金；Hastelloy合金，即哈氏合金，如哈氏C-276，主要成分为：56Ni-16Cr-16Mo-4W，属于耐蚀合金；Monel合金，即蒙乃尔合金，比如说蒙乃尔400，主要成分是：65Ni-34Cu，属于耐蚀合金。 镍基合金是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。 镍在耐蚀台金中的一个极其重要的特征，是许多具有种种耐蚀特性的元素(倒如Cu、Cr、Mo、W等)在镍中的固溶度比在Fe中的大得多(在Ni中分别可溶100“Cu、47％Cr、39.3％Mo、及40％W)，能形成广泛成分范围的固溶体台金，既保持了镍固有的电化学特性，又兼有合金化组元的良好特有耐蚀品质。这样镍基耐蚀合金既具有优异的耐蚀性能，义具有强度高、塑韧性好，可以冶炼、铸造，可以冷，热变形和成型加工，以及可以焊接等多方面的良好综合性能。 镍基耐蚀合金是一种以抗液体介质（室温，有时也可高于室温）腐蚀能力为其主要性能的合金。含镍量一般不超过70%，主要添加Cu，Cr，MO，W等，以适应各种不同化学性质的工作介质。加铜提高镍在还原性介质中的耐蚀性，以及在充 气的高速流动海水中均匀的钝性；铬赋予镍在氧化条件（如HNO 3，H 2 ClO 4 ）下的 抗蚀能力，以及高温下的抗氧化、抗硫化的能力；钼和钨显著提高镍在还原性酸中的抗蚀性；在镍合金中同时加入Cr，MO，可同时改善其在氧化性介质和还原性介质中的耐蚀性。由于碳化物等第二相析出（此时合金处于敏化状态）所造成的 中国组织工程研究与临床康复 生物医学工程学杂志 1999∶16(1)∶86～90 J Biomed Eng 细胞培养法评价生物材料生物相容性研究进展 梁卫东1 综述 石应康 审校 (华西医科大学附属第一医院胸外科,成都 610041) 内容摘要 细胞培养法检测材料生物相容性是一种快速、简便、重复性好又价廉的方法,在材料生物相容性评价中起着越来越重要的作用。由于新材料不断涌现、材料植入体内的部位及使用目的日趋繁杂、材料毒性作用的强弱以及材料与机体反应的复杂性等因素决定了细胞毒性试验中实验方法及实验细胞的多样性。根据生物材料本身的理化特性、植入体内的部位及使用目的选择适当的实验方法和实验细胞至关重要。以往对材料生物相容性的评价往往着眼于细胞的形态与数量的变化,近几年来研究材料对细胞生长、附着、增殖及代谢方面影响的报道日趋增多,并提出了以有活力的细胞数和细胞生长作为材料生物相容性评价标准的观点。通过结合免疫、化学、放射及影像学等多学科的技术发展,使人们进一步深入了解细胞结构和功能的变化关系,进而阐明材料对细胞的作用机制,是今后细胞培养法评价材料生物相容性的发展方向。 关键词 生物材料 细胞培养 相容性 毒性实验 The Research of Evaluation the Compatibility of Biotic Material in Cell-cultureing Method Liang W eidong Shi Yingkang (Department of Thoracocard iac Surgery,The First University Hospital,West Ch ina University of Med ical Science,Cheng du 610041) Abstract It is quick co nv ienent g o od-r epea ting and cheap tha t ex amining th e bio tic ma teria l's co m-pa tibility thro ug h cell-culturing me tho d,a nd it is mo re and mor e impo r ta nt in ev alua ting the co mpa tibil-ity of bio tic material.The new ma teria l appea ring co ntinously complica ting o f th e par t and aim ma teria l be planted in the intensity of mate rial's toxic effec t the r eactio n's complica tio n o f ma terial and bio tic body,all o f these decide the va riety of ex periment method a nd cells in cell to xicity ex periment.It is ve ry impo r tant that choices the righ t ex periment method and cells a cco rding to the ma terial's charac ter the pa rt and aim the ma terial be pla nted in.The eva luatio n o f biotic ma teria l's co mpa tibility stressed o n the changing o f cell's fo rm a nd qua ntity befo r e.In recent y ears,mo re a nd mo r e repo rts a ppear about mate rial influences the g r ow th.adhesio n pro liferation and metabolizing o f cell,a nd pr esents the point that the eva luation standar d o f bio tic mate rial's co mpa tibility sho uld be set acco rding to the activ e cell's quantity a nd their g r ow https://www.360docs.net/doc/e54477216.html, bining many subject's technological dev elo pment,such a s immuno lo gy, ch emistr y,radia tio n and shado wg raphy,th or oughly inquires the changing relatio n o f cell's structure and funtio n,further ly clarifes the material's effect on cell.It is th e dev eloping dir ec tion in the future that e-v aluates the bio tic material's co mpa tibility in cell-culturing m eth od. Key words B io tic mate rial Cell-culturing Compatibility T oxicity ex pe riment 1现在攀钢职工总医院胸外科,攀枝花 617023 PVDF耐腐蚀数据表 耐腐蚀数据表一 浓 浓度最高使用温度 介质度 介质 PVDF % % 最高使用温度 PVDF 硫酸<10 120 氢氰酸- 120 - <60 120 亚硫酸- 100 - 80-93 80 亚硝酸- 70 - 98 65 碳酸- 120 发烟硫酸- x 铬酸- 80 硝酸<10 120 - - 50 - <50 50 次氯酸- 60 - 70-90 25 高氯酸- 50 发烟硝酸- x 溴酸- 50 盐酸- 120 氯磺酸- x 磷酸<85 120 氟硅酸- 120 - >85 100 硼酸- 120 氢氟酸40 120 氟硼酸- 120 - 41-100 80 王水- 20 氢溴酸- 120 混酸- 50 氢碘酸含 12%上120 - - - 甲酸- 110 烟酸- 120 乙酸 (醋酸 ) <50 90 苦味酸- 50 - 80 65 甲烷磺酸- 100 冰- 50 苯磺酸- 40 醋酐- x 蒽醌磺酸- 110 丙酸 (乳酸 ) - 120 氨基磺酸- 110 丁酸 (月桂酸 ) - 100 甲基磺酸- 40 草酸 (乙二酸 ) - 50 三氟醋酸- 50 辛酸- 70 2,2-氯丙酸-- 50 软脂酸- 120 甲苯基酸50 60 硬脂酸- 120 甲磺酸- 80 油酸- 110 1-苯酚- -- 亚油酸- 110 2-磺酚- 40 乙醇酸- 20 丁烯酸- 40 双乙醇酸- 20 砷酸- 120 氯醋酸- x 丙二酸一二- --- 二氯醋酸- 40 乙酸- x 三氯醋酸10-49 80 二已醇酸- 25 - 50上40 甘氨酸- 25 丁二酸 (琥珀酸 ) - 90 乙醇酸 (羟基 - 25 酸 ) 马来酸- 110 异丙酸- 60 苹果酸- 110 羟基了二酸- 110 酒石酸- 110 羟基基酸- 50 乙二酸- 60 苄酸- 50 柠檬酸- 120 硒酸- 60 苯甲酸- 100 氢硫基酸- 80 苯甲基酸 (烷基 - 50 聚乙二酸- 90 酚 ) 邻苯二酸 (酞酚 ) - 90 五倍子酸- 25 酸- 60 谷氨酸- 90 单宁酸- 100 棕榈酸- 120 焦焙酸- 50 脂肪酸- 120 水扬酸- 90 - - - 氢氧化钠<50 75 氢氧化镁- 120 - >50 x 氢氧化铝- 120 氢氧化铵- 120 氢氧化锂- 120 氢氧化钙- 120 四甲基氢- 120 氢氧化钡- 120 氧化铵- 120 氟氢化铵100 氯化钙120 硫酸铵120 溴化钙120 硝酸铵120 亚硫酸钙120 碳酸铵120 亚硫酸氢钙120 氯化铵120 次氯酸钙90 溴化铵120 硫酸氢钙120 耐腐蚀数据表二 浓度最高使用温度 介质浓度最高使用温度 介质 PVDF % PVDF % 氟化铵100 硫氢化钙120 硫化铵120 硫酸铝120 硫氰酸铵120 氯化铝120 过硫酸铵120 硝酸铝120 醋酸铵80 氢氧化铝120 过硫酸铵25 醋酸铝120 硫化酸铵50 铝铵矾120 铵铝矾120 铝钾矾 (明矾 ) 120 重铬酸铵110 硝化铝120 镁合金的腐蚀与防护 摘要：论述了镁合金的腐蚀形式以及腐蚀机理，同时介绍了镁合金防腐蚀的方法。重点介绍了电镀对镁合金的防护作用。 关键词：镁合金；腐蚀；防护 Corrosion And Protection Of Magnesium Alloys Abstract: Corrosion forms and corrosion mechanism of the magnesium alloy were discussed and the methods of corrosion protection of magnesium alloys were introduced. The plating on magnesium alloy protective effect was introduced. Key words: magnesium alloy; corrosion；protection 0 前言 镁合金作为最轻的工程金属材料，具有高的比强度、比刚度、比弹性模量，以及良好的铸造性、切削加工性能。因此，在汽车、电子、家电、通讯、仪表以及航天航空等领域的应用日益增多，被誉为21世纪绿色工程金属结构材料[1]。 但是，镁合金极易腐蚀，却大大限制了其应用。腐蚀是金属在周围介质的作用下，由于化学变化、电化学变化或者物理溶解产生的破坏。从能量观点来看，金属腐蚀的倾向可从矿石中冶炼金属所消耗的能量大小来判断。凡在冶炼时消耗能量大的金属易产生腐蚀，消耗能量小的则其腐蚀倾向就小，镁与铝铁类似，冶炼时消耗能量较多，故镁较易产生腐蚀。镁的标准电极电位是所有结构金属材料中最低的，是-2.73V。加上镁的氧化膜疏松多空，对基体没有多大的保护能力。作为结构材料，镁合金在使用环境中极易发生腐蚀现象，因而大大限制了它的实际应用。 1 镁合金腐蚀的主要形式 1.1 电偶腐蚀和全面腐蚀 镁的高反应性使得镁很容易与其它相组织形成腐蚀电池而发生电偶腐蚀。电偶腐蚀的阴极可能是金属内部的组织，也有可能是外部与之接触的金属。如果合金中存在Fe、Co、Ni、Cu等的杂质相，镁合金将会发生很严重的电偶腐蚀。而镁合金中形成的正常的相组织之间也会发生电偶腐蚀，电位较低的相充当阳极被优先腐蚀(如镁铝合金中的α相与β相)。研究表明镁合金发生电偶腐蚀的程度主要与以下几种因素有关[2,3]。 (1)腐蚀介质溶液的性质镁合金在酸性或中性溶液中易受腐蚀，但在碱性环境中特别是强碱性环境(pH>10.5)中却相当稳定。当pH值由2.0增加到7．25时，其腐蚀速率降为原来的I／10[4]。但含有Cl-的介质溶液会大大加速镁合金的腐蚀，Mg在3．5％NaCI 溶液中的腐蚀速率比在去离子水中大约增加了4倍。而在铬酸和氢氟酸及含F-的溶液中，由于在金属表面生成起保护作用的钝化膜，降低了镁合金的腐蚀速率。 (2)镁合金的成分当镁合金中含有Al、Zn、Ca、Ag、Cd等元素时，对镁合金的耐蚀性影响较小；但当镁合金中含有Fe、Ni、Cu、Co等元素时，其腐蚀速率将大大加快。 (3)环境的影响镁合金在干燥的空气中能形成有效的保膜，具有较好的耐蚀性能；但在潮湿的空气中，特别是含S02或含Cl2气氛中会遭到严重的腐蚀。 摘要 镁及其合金具有许多优良的物理和机械性能,具有较高的比强度和比刚度、易于切削加工、易于铸造、减震性好、能承受较大的冲击震动负荷、导电导热性好、磁屏蔽性能优良,是一种理想的现代结构材料[ ,现已广泛应用于汽车、机械制造、航空航天、电子、通讯、军事、光学仪器和计算机制造等领域。为使镁合金应用于不同的场合,经常需要改变其表面状态以提高耐蚀性、耐磨性、可焊性、装饰性等性能。目前有许多工艺可在镁及镁合金表面上形成涂覆层,包括电镀、化学镀、转化膜,阳极氧化、氢化膜、有机涂层、气相沉积层等。其中最为简单有效的方法就是通过电化学方法在基体上镀一层所需性能的金属或合金,即电镀或化学镀。 目录 摘要 .........................................................错误！未定义书签。 1.绪论 (2) 1.1镁合金表面防腐处理现状 (2) 1.1.1镁合金表面防腐重要性 (2) 1.1.2镁合金表面防腐常用方法及优缺点 (2) 2.镁合金表面防腐综合设计 (6) 2.1所选表面处理方法综述 (6) 2.1.1所用方法及其国内发展现状 (6) 2.1.2所用方法的评价分析 (7) 2.1.3具体工艺流程及注意事项 (7) 2.2 性能分析与检测 (8) 参考文献 (9) 绪论 镁合金优异的物理和机械性能使其近年来得到广泛关注，镁合金的比强度高、刚性好，具有优良的尺寸稳定性、减振性、热导电性和电磁屏蔽能力，并且镁资源丰富、容易回收，这些优点使镁被誉为“21世纪的绿色金属结构材料”，可广泛应用于汽车零件、3C产品、航空航天和军工等领域[1]。但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。 通过熔体净化技术可以降低镁合金中Ni、Cu、Fe等有害元素的含量以改善其耐蚀性，但幅度有限。通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展,所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。 1.1镁合金表面防腐处理现状 1.1.1镁合金表面防腐重要性 我国是世界原镁生产和出口第一大国，2003年我国的原镁产量占全球产量的66%[1,2]。但是，我国镁合金的研究和应用开发却相对滞后，其中一个重要的原因是镁合金的防腐问题没有很好地解决。镁是所有工业合金中化学活性最高的金属元素，其标准电极电位为一2. 37V，在常用介质中的电位也相当低C31。镁合金在大气中的耐蚀性主要取决于大气的湿度与污染程度，腐蚀形成的氧化膜疏松，使腐蚀加剧，并且会阻碍表面处理的进行。另外，镁合金与其它金属接触时，一般作为阳极发生电偶腐蚀，阴极是与镁直接有外部接触的异种金属，也可以是镁合金内部的第二相或杂质相，后者在宏观上表现为全面腐蚀。为了拓宽镁合金的应用领域，其防腐问题成为了一个研究热点。一方面是从镁合金材质的本身着手，开发更耐腐蚀的镁合金;另一方面就是进行适当的表面处理。 1.1.2镁合金表面防腐常用方法及优缺点 镁合金的表面处理方法主要有:阳极氧化处理、微弧氧化处理、化学转化膜处理、电镀、热喷涂防护层E81、激光表面改性和气相沉积等。 1．阳极化处理 (1) 阳极氧化 镁合金阳极氧化膜耐蚀性高，也可以作为涂装的底层。镁在阳极氧化的过程中先形成一层致密的阻挡层，当氧化膜达到一定厚度时，由于其拉应力过大 一、生物相容性概念 1、生物相容性是生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物 理、化学反应的一种概念。 2、生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题。按ISO会议的解释: 生物 相容性是指生命体组织对非活性材料产生反应的一种性能。一般是指材料与宿主之 间的相容性, 包括组织相容性和血液相容性。 二、生物相容性两大原则 1、生物安全性原则 2、生物功能性原则 三、生物安全性原则 1、生物安全性原则 目的在于消除生物材料对人体器官的破坏性,比如细胞毒性和致癌性 2、生物材料对于宿主是异物．在体内必定会产生某种应答或出现排异现象。生物 材料如果要成功．至少要使发生的反应被宿主接受，不产生有害作用。因此要对生物材料进行生物安全性评价，即生物学评价。 四、生物功能性准则 1、是指其在特殊应用中“能够激发宿主恰当地应答”的能力。 2、随着对生物材料生物相容性的深入研究，人们发现不仅要对生物材料的毒副作 用要进行评价，还要进一步评价生物材料对生物功能的影响。 五、生物学反应；血液反应、免疫反应、组织反应 1、血液反应 血小板血栓 凝血系统激活 纤溶系统激活 溶血反应 白细胞反应 细胞因子反应 蛋白黏附 2、免疫反应 补体系统激活 体液免疫反应 细胞免疫反应 3、组织反应 炎症反应 细胞黏附 细胞增值 形成囊膜 细胞质的转变 六、材料反应：物理性质变化、化学性质变化 1、引起生物医用材料变化的因素 生理活动中骨骼、关节、肌肉的力学性动态运动； 细胞生物电、磁场和电解、氧化作用； 新陈代谢过程中生物化学和酶催化反应； 细胞黏附吞噬作用； 体液中各种酶、细胞因子、蛋白质、氨基酸、多肽、自由基对材料的生物降解作用。 2、引起生物体反应的因素 材料中残留有毒性的低分子物质； 材料聚合过程残留有毒性、刺激性的单体； 材料及制品在灭菌过程中吸附了化学毒剂和高温引发的裂解产物； 材料和制品的形状、大小、表面光滑程度； 材料的酸碱度 七、生物相容性分类：血液相容性、组织相容性（一般生物相容性） 1、血液相容性： 材料用于心血管系统与血液直接接触，主要考察与血液的相互作用； 2、组织相容性： 材料与心血管系统外的组织和器官接触，主要考察与组织的相互作用。 3、血液相容性要求： 抗血小板血栓形成； 抗凝血性； 抗溶血性； 抗白细胞减少性； 抗补体系统抗进性； 抗血浆蛋白吸附性； 抗细胞因子吸附性. 4、组织相容性要求 细胞黏附性； 无抑制细胞生长性； 细胞激活性； 抗细胞原生质变化性； 抗炎症性； 无抗原性； 无诱变性； 无致癌性； 无致畸性。 八、1、组织相容性的两个问题：生物医用材料与炎症；生物医用材料与肿瘤。 2、血液相容性的两个问题：生物医用材料与血小板；生物医用材料与补体系统。 九、造成细菌性感染的原因有以下几点： NS143镍基耐腐蚀合金性能（对应牌号NS1403） 【供应品种】NS143圆棒、NS143无缝管、NS143板材、NS143带材、NS143管材 【冶韩实业（上海）有限公司周先生、郭女士、康女士、郑先生】 技术顾问：周工/TEL：①③⑧①⑥①⑥⑥③④③ NS143(NS1403)耐蚀合金 NS1403是具有很多优异性能的耐蚀合金，对氧化性和中等还原性腐蚀有很好的抵抗能力，具有优异的抗应力腐蚀 开裂能力和好的耐局部腐蚀能力在很多化工工艺介质中有满意的耐蚀特性。 NS1403的化学成分 NS1403的物理性能 NS1403的常温机械性能 NS1403的应用： NS1403可以用来湿法冶金及硫酸工业装置等等。在材料领域中,可以用来制作钢材、锻件、带材、丝材、螺栓、螺母等等。 NS143镍基耐蚀合金NS1403对应牌号stjpk21499.专用工装专用工装是以工件的针对性为主，结合炉型进行设计与制作，以满足工件的特殊装载要求的工装夹具。其作用主要有以下几个方面。对于化学热处理工件，要求保证工件在炉内 与炉气充分而均匀地接触，同时放置要稳妥，不致引起变形。本章简单的阐述了NS143合金的耐蚀性、NS143标准成分、 NS143尺寸规格，这些特性或多或少的影响着NS143价格，当然影响NS143合金价格还包括NS143硬度、NS143 密度及NS143热处理状态等；其实您可以不用那么麻烦，致电上海冶韩合金，一站式提供NS143耐蚀合金服务，一 站式 采购NS143不锈钢耐蚀合金。 NS143冶韩合金合作的钢厂有： 1.日本钢厂：新日本钢铁（新日铁NSSC）、神户制钢所（神钢KOBELCO）、日新制钢株式会社（日新NISSHIN STEEL）、日本冶金（YAKIN）、日本大同（DAIDO）、日本日立（HITACHI）。 2.美国：美国钢铁公司（United States Steel Corpration）卡内基钢铁、阿塞洛米塔尔钢铁集团（Arcelor Mittal） 第30卷 第1期 2010年2月 航 空 材 料 学 报 J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LS V o l 30,N o 1 F ebu rary 2010 镁合金AZ91D 在氯化钠溶液中的腐蚀行为 白丽群1,2 , 舒康颖1 , 李 荻 2 (1.中国计量学院材料科学与工程学院,杭州310018;2.北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100083) 摘要:通过容量法、失重法和电化学阻抗谱(E IS)方法研究了镁合金AZ91D 铸件及压铸件在5%氯化钠溶液中的腐蚀及电化学腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SE M )、能量色散谱(EDS)和X -射线衍射(XRD )方法研究了腐蚀产物表面形貌及其组成。结果表明:两种合金的腐蚀产物相同,由块状的化合物氢氧化镁[M g (OH )2]和松枝状的水合氢氧化镁氯化物[M g 2C l (OH )3 4H 2O ]组成;镁合金A Z91D 压铸件的耐腐蚀性能比镁合金A Z91D 铸件好;并通过浸泡过程中电荷转移电阻(R t )和双电层电容(Y )的变化解释了两种合金的耐腐蚀性能差异。关键词:镁合金A Z91D;耐腐蚀性能;E IS ;腐蚀产物DO I :10 3969/j i ssn 1005 5053 2010 1 012 中图分类号:TG146 2 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2010)01 0062 05 收稿日期:2009 03 21;修订日期:2009 05 18基金项目:国家自然科学基金(50702054) 作者简介:白丽群(1978 ),女,副教授,(E ma il)ba ili qun78@163.co m 。 镁合金被认为是21世纪的 绿色材料 。由于具有质量轻、刚性好、散热性强、有金属光泽、电磁屏蔽性好、易加工和可回收利用等优异的性能而广泛 应用于汽车制造、机械制造、航空航天、通讯、光学仪器和计算机制造、办公设备、光学设备、体育用品等领域[1~3] 。在航空航天和军事领域上,主要用在飞 机、导弹、鱼雷、雷达、卫星上[3] 。然而,耐腐蚀性能较差是限制镁合金应用的关键问题之一。因此,镁合金应用前都要进行适当的表面处理以增强其耐腐蚀性能。但是,合金的微观组织结构影响其表面处理时的成膜过程,表面膜层遭到破坏后合金自身的耐腐蚀性能对合金的腐蚀快慢起决定作用。本研究以镁合金AZ91D 作为研究对象,通过容量法、失重法和电化学阻抗谱(E IS)等方法研究了镁合金AZ91D 铸件及压铸件在5%氯化钠溶液中的腐蚀及电化学腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SE M )、能量色散谱(EDS)和X 射线衍射(XRD)方法研究了腐蚀产物表面形貌及其组成。并监测浸泡过程中E I S 的变化,通过电荷转移电阻(R t )和双电层电容(Y)的变化解释了两种合金的耐腐蚀性能差异。 1 试验方法 试样材料为镁合金AZ91D,其化学成分(质量 分数/%)为:A l 8.5~9.5,M n 0.17~0.4,Zn 0.45~0.9,Fe 0.004,S i 0.05,N i 0.001,Cu 0 015,镁余量。试样规格为20mm 30mm 150mm,表面依次通过180~800# 碳化硅水磨砂纸打磨,用自来水及去离子水清洗,丙酮擦洗后晾干,置于干燥器中待用。实验前利用2%~5%金属清洗剂,50 对试样进行除油3m i n 。 采用5%NaC l 溶液(p H =6.8~7.0)35 1 全浸腐蚀实验,面容比为1 20,测量浸泡过程中镁合金试样因腐蚀而析出的氢气量(容量法)来评定 镁合金的耐腐蚀性能[4] 。试样浸泡取出后依次通过:铬酸溶液清洗(200g /L C r O 3+10g /L Ag NO 3) 去离子水漂洗 热风吹干 称重,计算试样的腐蚀 失重量[5] 。分别用S 530型扫描电子显微镜(SE M ),Link ISI S 能量色散谱仪(EDS )和D /m ax2200PC 自动X 射线衍射仪(XRD)观察镁合金腐蚀前后表面形貌,分析腐蚀产物。 电化学测量仪器为C H I660a 型电化学工作站,电化学阻抗谱的24h 跟踪测试在自腐蚀电位下进行,实验温度为35 1 ,腐蚀介质为5%NaC l 溶液,用金属网包覆三电极体系,饱和甘汞电极为参比电极,大面积铂片为辅助电极。研究电极为镁合金试样,工作面积1c m 1c m ,用氯丁橡胶涂封。测量范围为1 10-2 ~1 105 H z ,采用Zsi m pw in 软件进行解析。 2 结果与讨论 2.1 腐蚀速率 图1和图2分别是采用容量法测得的镁合金试UNS N09706(Inconel706)镍基合金 耐腐蚀合金
镍基合金管的性能化学成分
欧洲最佳血液透析实践指南(EBPG)
浅谈镁合金的应用及腐蚀
耐蚀材料
血液透析膜的生物相容性与透析并发症
第 13 卷 第 3 期 2009–01–15 出版
January 15, 2009 Vol.13, No.3
Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research
学术探讨
血液透析膜的生物相容性与透析并发症
刘俊英
The biocompatibility and dialysis complication of hemodialysis membrane
Liu Jun-ying
Abstract: Hemodialysis is a main treatment for renal failure. The material of dialysis membrane is the key factor for influencing
the effect of hemodialysis. The article investigates the basic principle of hemodialysis, types of dialysis membranes, common materials and its biocompatibility, as well as dialysis complications. The article also discusses the improvement of material and its effect on hemodialysis. Liu JY.The biocompatibility and dialysis complication of hemodialysis membrane.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2009;13(3):557-560 [https://www.360docs.net/doc/e54477216.html, https://www.360docs.net/doc/e54477216.html,]
Department of Nephrology, Affiliated Hospital of Chengde Medical College, Chengde 067000, Hebei Province, China Liu Jun-ying, Nurse-in-charge, Department of Nephrology, Affiliated Hospital of Chengde Medical College, Chengde 067000, Hebei Province, China gzh9138@https://www.360docs.net/doc/e54477216.html, Received: 2008-12-31 Accepted: 2009-01-13
摘要：血液透析是肾功能衰竭的主要治疗措施，透析膜材料是影响血液透析治疗效果的关键因素。文章探讨了血液透析基
本原理、透析膜的种类、常用膜材料及其生物相容性、透析并发症等方面的研究，系统地讨论了透析膜材料的改进及其对 血液透析的影响。 关键词：血液透析膜；生物相容性；并发症 刘俊英.血液透析膜的生物相容性与透析并发症[J].中国组织工程研究与临床康复，2009，13(3):557-560 [https://www.360docs.net/doc/e54477216.html, https://www.360docs.net/doc/e54477216.html,]
内是血液通路，膜外是透析液的通路，在透析时 0 引言 尿毒症是指人体不能通过肾脏产生尿液， 将体内代谢产生的废物和过多的水分排出体 外，引起的毒害。现代医学认为尿毒症是肾功 能丧失后，机体内部生化过程紊乱而产生的一 系列复杂的综合征。而不是一个独立的疾病， 称为肾功能衰竭综合征或简称肾衰。血液透析 是治疗各种原因引起的急、慢性肾功能衰竭的 一种有效方法，特别是适用于慢性肾功能衰 竭、暂不能行肾移植的患者。血液透析不但能 维持生命，而且能提高生活质量，但长期维持 性血液透析患者近期死亡率仍较高。血液透析 是通过人为的方法，也就是利用机器和一些设 备，在人体外重演类似肾脏的功能，将人体内 的血液引出体外，并进入透析器。在这里将体 内蓄积的废物、毒物自血液中清除出去，体内 缺乏的物质自透析器进入血液，净化了血液， 纠正了体内水、电解质和酸碱失衡状态，这种 替代肾脏排出废物及水分并吸收进体内需要 物质的设备称人工肾 。 1 问题的提出
[1]
血液与透析液在膜两侧呈反方向流动， 通过膜两 侧的溶质梯度、渗透压梯度和静水压梯度，使血 液中能通过半透膜微孔的物质(如钾离子、尿素、 肌酐和水)由血液侧向透析液侧移动，而人体内 需要补充的物质(如钙离子、碳酸氢根等)由透析 液侧向血液侧移动，这样使患者的电解质紊乱、 酸碱平衡得以纠正， 体内的代谢废物和过多的水 分被排除。 这种小分子物质能通过而大分子物质 不能通过半透膜的物质移动现象称为弥散。 临床 上用弥散现象来分离纯化血液使之达到净化目 的的方法即为血液透析的基本原理[2]。
问题2：血液透析膜的生物相容性特点？
经过多年的研究发展， 透析膜的材料已经有 了很大的改进， 临床根据透析膜的材料分类主要 有3种[3-9]： ①未修饰的纤维素膜:铜仿膜、 双醋酸 纤维素膜。②改良或再生纤维素膜:血防膜、三 醋酸纤维素膜。 ③合成膜: 聚砜膜、 聚碳酸脂膜、 聚酰胺膜、聚醚砜膜、聚丙稀腈膜、聚甲基丙 稀酸甲脂膜。 根据透析膜超滤系数分类有2种① 高通量透析膜：平均孔径为2.9 nm，最大直径 为3.5 nm。 ②低通量透析膜： 平均孔径为1.3 nm， 最大直径为2.5 nm。
问题3：影响透析膜生物相容性的因素？
承 德 医 学院 附 属 医院肾脏内科， 河 北 省 承 德 市 067000 刘俊英， 女， 1976 年生， 河北省承德 市人， 满族， 1997 年 承 德 医学 院 护 理系毕业， 主管护 师， 主要从事血液 透析方面的研究。 gzh9138@sina. com
中图分类号:R318 文献标识码:B 文章编号:1673-8225 (2009)03-00557-04 收稿日期： 2008-12-13 修回日期： 2009-01-13 (20081227006/ WJY·S)
透析膜作为一种异体物质， 其特性越接近血
问题1：血液透析半透膜的基本特征？
管内皮细胞，生物相容性越好。透析膜的生物相 容性是指人体血液与透析膜接触时所产生的一 系列临床变化，常表现为补体激活、细胞因子的
血液透析疗法是利用半透膜原理，将患者 血液与透析液同时引进透析器内。透析器的膜
ISSN 1673-8225
CN 21-1539/R
CODEN: ZLKHAH
557细胞培养法评价生物材料生物相容性研究进展_梁卫东
PVDF耐腐蚀性能表--实用.doc
镁合金腐蚀与防护
镁合金防腐
生物相容性概念
NS143镍基耐腐蚀合金性能(对应牌号NS1403)
镁合金AZ91D在氯化钠溶液中的腐蚀行为