生物医用镁合金的腐蚀与防护研究进展
医用镁合金材料研究进展
医用镁合金材料研究进展
首先，医用镁合金材料在骨修复方面具有广阔的应用前景。
镁合金具有与人体骨组织相近的密度和弹性模量，能够减少骨折部位的应力集中，促进骨骼的愈合。
此外，镁离子能够刺激骨细胞的增殖和分化，促进骨组织的再生。
因此，医用镁合金材料可用于制作骨修复植入物，如骨板、骨螺钉和骨融合器，用于治疗骨折、骨缺损和骨关节疾病等。
其次，医用镁合金材料在心血管介入治疗领域也有广泛的应用。
镁合金具有良好的生物相容性和血液相容性，能够避免血栓形成和血管狭窄。
同时，镁离子能够抑制平滑肌细胞的增殖，防止血管再狭窄。
因此，医用镁合金材料可用于制作血管支架、血管球囊扩张器和血栓滤器等，用于治疗冠心病、脑血管疾病和外周动脉疾病等。
此外，医用镁合金材料还可用于制作生物可降解的内固定器械。
传统的内固定器械一般采用不可降解的金属材料，需要手术后二次手术进行拆除。
而医用镁合金材料可以在人体内逐渐降解，避免了二次手术的痛苦和风险。
因此，医用镁合金材料可用于制作骨钉、骨螺钉和骨板等内固定器械，用于骨折和骨缺损的治疗。
然而，医用镁合金材料仍然存在一些挑战和问题。
首先，镁合金材料的腐蚀性较大，容易在体内产生气体和腐蚀产物，影响材料的稳定性和生物相容性。
其次，镁离子的释放速率过快可能导致组织刺激和炎症反应。
此外，医用镁合金材料的力学性能和加工性能还需要进一步改进和提高。
综上所述，医用镁合金材料在骨修复、心血管介入治疗和内固定器械等方面具有广阔的应用前景。
随着相关技术的不断进步和完善，相信医用
镁合金材料将在未来的医学领域发挥重要作用，为疾病的治疗和康复提供更好的选择。
镁合金在生物医用材料领域的研究应用与发展
镁合金在生物医用材料领域的研究应用与发展摘要：镁基合金具有较高的强韧性和加工性能以及较好的生物相容性，目前集中于骨固定材料、多孔骨修复材料、牙种植材料、口腔修复材料以及心血管支架方面的研究。
但镁基合金在人体体液环境下的腐蚀性过快是很大难题，采用适宜的改性方法不仅可以提高镁基合金的耐腐蚀性能，降低其生物降解速率，而且可以进一步提高其力学性能和表面生物活性，进而才能推动镁基合金医用材料的开发及应用。
关键词：镁合金生物相容性骨骼医用材料血管支架正文：生物医用材料是人们最早应用的医用材料之一，也是目前全世界应用最多、最广的医用材料。
而在社会发展的今天，金属材料单一特性不能满足医用需求，人们也越来越意识到多种材料符合取长的发展前景可观，而如何开发新型合金材料，如何能对医用金属材料进行特定的表面改性，是医用材料方面一直关注并努力的方向[1]。
目前临床应用的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金、钛合金、医用贵金属、医用形状记忆合金、纯金属钽、铌、锆等。
关于镁及镁合金的医用研究可追溯至1907年，但后来由于镁的耐腐蚀性差而被搁置。
近几年，随着加工方法及表面处理技术等的发展和成熟，镁合金的耐腐蚀性和力学性能得到很大提高，部分研究者又进一步开展镁合金医用材料研究。
1.镁基合金的医用研究1.1.骨固定材料目前，广泛应用于骨板、骨钉的生物医用材料主要是钛及钛合金、不锈钢及聚乳酸等。
但是，这些材料都存在一定的局限性。
钛及钛合金、不锈钢等金属材料会发生应力遮挡效应，即将金属材料植入人体后，因其与人骨材料的弹性模量不匹配产生的人骨受力被遮挡效应[2]，会使骨骼强度降低、愈合迟缓。
而聚乳酸等高分子材料力学性能差，很难承受较大的负重。
因此，需要发展新的骨固定材料，即既要有类似于人骨的力学性能，又要有良好的生物相容性，并且不产生毒性。
研究表明镁及镁合金有可能作为新的骨固定材料，因为镁及镁合金有高的比强度和比刚度[3]（如表1），纯镁的比强度为133GPa／(g／cm3)，而超高强度镁合金的比强度已达到480 GPa／(g／cm3)，比Ti6A14V的比强度(260 GPa／(g／cm3))高出近1倍。
镁合金腐蚀与防护研究现状及进展_郭冠伟
材料与表面处理技术镁合金腐蚀与防护研究现状及进展郭冠伟,苏铁健,谭成文,杨素媛(北京理工大学材料科学与工程学院,北京100081)摘 要:镁合金的腐蚀问题是制约镁合金应用的主要瓶颈因素。
本文介绍了镁合金腐蚀的特点,并综述了镁合金腐蚀与防护的研究现状和进展。
关键词:镁合金;腐蚀;防护中图分类号:TG17 文献标志码:A 镁合金因其优异的性能,如密度小(密度仅为1.738g/cm3)、比强度高、良好的导电能力和电磁屏蔽性能,减振和阻尼性能好,易加工不易老化等一系列特点受到航空航天、汽车和电子等工业的青睐,被誉为“21世纪的绿色工程材料”[1]。
但是耐蚀性差是镁合金存在的主要问题之一,长期以来极大地限制了镁合金的广泛应用,使得镁合金的诸多优势得不到充分的发挥。
近些年来,国内外的研究者从不同的角度来提高镁合金抗腐蚀性能,主要有以下几种方法:1)开发新合金及提高纯度;2)采用快速凝固技术限制有害杂质的危害;3)表面处理。
1 镁合金的腐蚀特点纯镁的标准电极电位为-2.37V,故镁及其合金具有极高的化学和电化学活性,加之镁合金的氧化膜疏松多孔(M gO与M g的密度比为0.81)[2],因此,在一般的环境中都不耐腐蚀,在中性和碱性环境中镁合金的腐蚀与纯镁的腐蚀反应类似,主要的反应是:Mg=M g2++2e-(阳极反应)2H2O+2e-=H2+2OH-(阴极反应)Mg2++2O H-=M g(OH)2(生成腐蚀产物)这只是一个笼统的反应,其中可能包括一些中间步骤,最典型的初始产物是+1价的镁离子,但是其存在的时间极短[3]。
镁合金的腐蚀具有特殊的电化学现象,称之为负差数效应(Negative Difference Effect,NDE),即镁的阳极溶解反应速率和阴极析氢反应速率随外加电压的增高或外加电流密度的增大都呈现加快的趋势,这与正常的电化学理论是相悖的,称为负差数效应。
Mo rdike B L认为阴极极化后,金属表面状况发生剧烈改变,与极化前相比差别很大,使得镁合金的自腐蚀速率增加,出现负差数效应[4]。
镁基合金应用于生物医用材料的研究进展
镁基合金应用于生物医用材料的研究进展3葛淑萍,王贵学,沈 阳,张 勤,贾东煜(重庆大学生物工程学院生物流变科学与技术教育部重点实验室,重庆400044)摘要 镁基合金具有较高的强韧性和加工性能以及较好的生物相容性,可应用于骨组织工程、整形外科以及血管支架中。
而镁基合金在人体体液环境下的腐蚀性又反过来影响其使用寿命。
采用适宜的改性方法不仅可以提高镁基合金的耐腐蚀性能,降低其生物降解速率,而且可以进一步提高其力学性能和表面生物活性。
综述了镁基合金的力学相容性、生物相容性、可降解性以及针对以上性能的各种改性方法,并评述了国内外对镁基合金医用生物材料的应用研究概况。
关键词 镁基合金 力学相容性 生物相容性 可降解性R esearch Developments of Magnesium Alloys as Biomedical MaterialGE Shuping ,WAN G Guixue ,SH EN Yang ,ZHAN G Qin ,J IA Dongyu(Key Laboratory of Biorheological Science and Technology of Ministry of Education ,College of Bioengineering ,Chongqing University ,Chongqing 400044)Abstract Magnesium alloys have been widely applied in bone tissue engineering ,orthopedics and vascular stents due to their high toughness ,processing performance and good biocompatibility.The corrosion of magnesium al 2loys in human body fluids limits their durability.It not only can improve their corrosion resistance and reduce their biological degradation rate ,but also enhance their mechanical properties and surface biological activities with approp 2riate modification methods.As one kind of biomaterial ,the biomechanical compatibility ,biocompatibility ,degradabili 2ty and modification methods of magnesium alloys are reviewed ,and their biomedical applications are summarized in this paper.K ey w ords magnesium alloys ,biomechanical compatibility ,biocompatibility ,degradability 3科技部国际科技合作重点项目(2004DFA06400) 葛淑萍:女,1979年生,博士研究生,研究方向为生物材料 E 2mail :geshupingcqu @ 王贵学:通讯作者,教授,博士生导师 E 2mail :wanggx @0 引言镁是人体必需的金属元素,也是细胞内重要的阳离子,有许多极为重要的生理生化作用。
镁基合金应用于生物医用材料的研究进展
ｓｅ ｔ ｕ ｏｔ ｅｒｈｇ ｏ ｇ ｎ ｓ ，ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｅ ｆｒ ｎ ｅａ ｄｇ ｏ ｉｃ ｍｐ ｔ ｉｔ．Ｔｈ ｏｒ ｓｏ ｆｍａ ｎ ｓｕ ａ— ｔｎ ｓｄ ｅｔ ｈ ｉ ｉｈｔ ｕ ｈ ｅ ｓ ｒ ｃ ｓｉｇ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｎ ｏ ｄｂｏ ｏ ａ ｉ ｌ ｙ ｂｉ ｅｃ ｒｏ ｉｎｏ ｇ ｅ ｉｍ ｌ
０ 引言
镁 是人体 必需 的 金 属元 素 ， 是 细 胞 内 重要 的 阳离 子 ， 也 有许多 极为 重要 的生理 生 化 作 用 。镁 作 为生 物 医 用 植 人 材
料 ， 但不 用考 虑释 放 的微 量 镁 离 子 对 细 胞 的毒 性 ， 且植 不 而
耐磨 性 、 生物 相容 性 、 学 相 容性 等 为 目标 的 改性 研 究 受 到 力 许多研 究者 的关 注 ， 势必会 进一 步提 高镁 基 合金 植入 材 料 的
摘要 镁基合金具有较 高的强韧性和加 工性 能以及较好 的生物相 容性 ， 可应 用于骨组 织工程 、 整形外科 以及
血管 支架 中。而镁基合金在人体体液环境 下的腐蚀性又反过 来影响其使 用寿命 。采 用适 宜的改性 方法不仅 可以提
高镁 基 合金 的 耐 腐 蚀 性 能 ， 降低 其 生 物 降 解速 率 ， 且 可 以进 一 步 提 高其 力 学 性 能 和 表 面 生 物 活性 。 综 述 了镁 基 合 而
金 的力学相容性 、 生物相容性 、 可降解性以及针 对以上性能的各种改性方法 ， 并评述 了国 内外对镁 基合金 医用生物材 料 的应用研 究概况 。
关 键 词 镁基合金 力学相容性 生物相容性 可降解性
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔ ｆＭ ａ ｎｅ ｉ ｍ ｌ ｙ ｓ Ｂｉ ｍ ｅ ｉ ａ ａ ｅ ｉ ｌ ｓａ ｃ ｖ ｌｐ ｎ ｓｏ ｇ ｓ ｕ Ａｌｏ ｓ ａ ｏ ｄ ｃ ｌＭ ｔ ｒ ａ
211241006_镁合金表面腐蚀防护技术研究进展
第52卷第5期表面技术2023年5月SURFACE TECHNOLOGY·37·镁合金表面腐蚀防护技术研究进展夏先朝1，潘玥1，袁杏1，聂敬敬1，孙京丽1，袁勇1，董泽华2（1.上海航天精密机械研究所，上海 201600；2.华中科技大学 化学与化工学院，武汉 430074）摘要：镁合金较差的耐腐蚀性能限制了其大规模应用。
利用表面腐蚀防护技术可以有效改善镁合金的耐蚀性能，延长镁合金的服役寿命。
因此，可靠的表面腐蚀防护技术是突破镁合金应用瓶颈的关键。
从镁合金表面腐蚀防护技术的分类入手，阐述了各种防护技术的基本原理。
在此基础上，综述了近年来镁合金腐蚀防护技术的研究进展，包括电化学方法、化学方法及其他表面腐蚀防护方法等，阐明了各种技术的优缺点及适用范围，并对镁合金表面防护技术的发展趋势进行了展望。
经过多年的发展，镁合金表面防护技术的理论研究和应用日臻完善，现有的表面防护方法一定程度上都能为镁合金基体提供腐蚀防护作用。
然而，随着镁合金应用范围的扩展，相关结构件常会面临恶劣的服役环境。
因此，单一的表面腐蚀防护技术已经很难满足工业领域对镁合金材料的迫切需求，多种表面处理技术联合制备的复合涂层具有广阔的应用前景。
镁合金表面防护技术当前正朝着功能化和智能化的复合涂层方向发展，同时对制备工艺的安全环保性也提出了更高要求。
未来除了保证高耐蚀性外，开发多功能智能涂层对提升防护层的长效防护能力、拓宽镁合金的应用范围具有重大的现实和长远意义。
关键词：镁合金；耐腐蚀性；表面防护；复合涂层；功能涂层；智能涂层中图分类号：TL214.6 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)05-0037-14DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.05.004Research Progress of Surface Corrosion ProtectionTechnology for Mg AlloysXIA Xian-chao1, PAN Yue1, YUAN Xing1, NIE Jing-jing1, SUN Jing-li1, YUAN Yong1, DONG Ze-hua2(1. Shanghai Spaceflight Precision Machinery Institute, Shanghai 201600, China;2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)ABSTRACT: The relatively high corrosion susceptibility of Mg alloys seriously restricts their large-scale use. Surface corrosion protection technologies are used to improve the corrosion resistance and prolong the service life of Mg alloys. Hence, use of reliable surface corrosion protection coatings is the key to break through the bottleneck of Mg alloy application. Starting from the classification of surface corrosion protection technologies for Mg alloys, the basic principles of various protection technologies were expounded, and the advantages, disadvantages and application scope of various technologies were clarified.收稿日期：2022–05–16；修订日期：2023–01–05Received：2022-05-16；Revised：2023-01-05基金项目：上海航天精密机械研究所自主研发项目Fund：Independent Research and Development Project of Shanghai Spaceflight Precision Machinery Institute作者简介：夏先朝（1995—），男，硕士。
镁合金腐蚀防护技术研究进展
ｒ ｓｓａ ｃ ｉ ｔ ｄ ｉ ｐ ｌｃ ｔｏ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｏ ｒ ｓｏ ｒ ｔｃ ｉｎ ｔｃ ｏｏ ｒ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｌｍｉ ｔ ａ ｐ ｉ ａｉｎ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｅ ｅ ｒｈｉｇ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆｃ ｒｏ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｆ ｅ ｓ ｏ ｙ ｏ ｍａ ｎｅ ｉ ｍ ａｌｙ ｗａ ｒ ｖｅ ｄ；ｃ ｍｉ ａ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｔｃ ｏｏ ，ａ ｄ ｃ ｘ ｄ ｔｏ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ，ｍｅａ ｇ ｓｕ ｌｏ ｓ ｓ ｅ ｉｗｅ ｈｅ ｃ ｌ ｏ ｖ ｒｉｎ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｙ ｎｏ ｉ ｏ ｉ ａｉｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔｌ ｃ ａｉ ｇ， ｌ ｃｒ ｌ ｓ ｐ ａｉ ｇ，ｉｎ ｍｐ ａ ｔ ｔ ｎ， ａ ｏ ｄ ｐ ｓｔ ｎ， ｒ ａ ｉ ｃ ａ ｉｇ ｎ ｐ ａ ｍａ ｌ ｃｒ ｌｔｃ ｏ ｔｎ ｅｅ ｔｏｅ ｓ ｌｔｎ ｏ ｉ ｌｎ ａｉ ｏ ｖ ｐ ｒ ｅ ｏ ｉｉ ｏ ｏ ｇ ｎ ｃ ｏ ｔ ａ ｄ ｌｓ ｅｅ ｔｏ ｙｉ ｎ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｗｅ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ Ａｎｄ ａ ｓ ｈ ｕ ｕ ｅ ｏ ｏ ｒ ｓｏ ｒ ｔｃｉ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｒｍａ ｎｅ ｉ ｍ ｌｏ ｓ ｘ ｄ ｔｏ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ． ｌｏ ｔ ｅ ｆ ｔ ｒ ｆｃ ｒｏ ｉｎ ｐ ｏｅ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｆ ｇ ｓｕ ａｌｙ ｗａ ｙ ｏ ｐ ｏ ｐ ｃｅ ． ｒ ｓ ｅ ｔ ｄ
生物镁合金耐腐蚀性能研究进展
据研究表明 [4]，对可降解骨科植入镁合金的性能要求是 ：为 保证有效服役期达到 90 ～ 180 天，在 37℃模拟体液（SBF）中的 腐蚀速率小于 0.5mm/ 年 ；对于骨板等内固定受力件，屈服强度 大于 200MPa，伸长率大于 10% ；对于心血管支架材料，要求具
Mg 是人体必需的微量元素之一，在动物体内含量仅次于 钙、钠、钾，在细胞内的含量仅次于钾 [1] ；镁及其合金的密度约 1.7g/cm3，与人骨密度（1.75g/cm3 左右）几乎完全相等 [2]。镁及 镁合金的杨氏模量与人体骨骼（10 ～ 40GPa）大致相似，约为 45GPa[3]。另外，镁的标准电极电位非常低。体内产生的离子可 以被人体组织吸收，然后通过体液从体内排出。 1.2 性能要求
就目前来看，镁合金的净化方法主要从以下三方面着手 ： 一是镁合金原料的高纯度 ；二是在高纯合金的制备过程中，必 须保持工艺和设备的完整性和高真空度，避免引入其他杂质元 素 ；三是可添加其他强化合物形成元素在合金制备过程中进行 杂质去除处理 [8]。
109
S 科学技术 cience and technology
用领域还有很大的潜能。
关键词 ：生物合金 ；镁合金 ；耐腐蚀性
中图分类号 ：TG13
文献标识码 ：A
文章编号 ：11-5004（2020）12-0109-2
1 生物镁合金的腐蚀问题 1.1 应用背景
可用于生物体的合金有医用不锈钢、医用钴基合金、医用钛 及其合金、医用镁生物合金等，其中医用不锈钢在医疗中应用最 为广泛。虽然廉价易加工，但极易产生点蚀和表面腐蚀，不适合 长期使用，稳定性差 ；溶解可能产生诱发肿瘤形成的离子 ；生 物相容性差 ；同时不具有生物活性 ；而医用钴基合金虽然具有 不锈钢的十倍以上的耐腐蚀性，一般情况下不会产生严重的组 织反应，其耐磨性和承载能力都很好，Co 离子的释放易引起细 胞和组织坏死、皮肤过敏反应等。医用钛及其合金具有良好的生 物相容性，但合金的耐磨性、抗疲劳性差、有毒元素多。
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生物医用镁合金的腐蚀与防护研究进展摘要由于具有优异的力学性能、生物相容性和可降解性，镁及其合金成为一种极具潜力的生物医用可降解金属植入材料，并且是目前该领域的研究热点。
但由于镁及其合金具有较快的腐蚀速率，严重制约了其在临床上的应用。
因此开发高强度、高韧性、高耐蚀且降解行为可控的高性能镁合金迫在眉睫。
本文结合近五年积累的众位科研人员关于医用镁合金腐蚀与防护的研究资料，在此基础上综述了生物医用可降解镁合金的最新研究进展，分别详细介绍了镁及其合金作为生物医用材料的优势与不足、腐蚀机理，腐蚀的表征技术和腐蚀的防护技术的相关研究，并一定程度上分析了未来医用镁合金发展中需要解决的问题和未来发展方向。
关键词：镁合金；生物医用；腐蚀；防护ABSTRACTDue to the excellent mechanical properties, biocompatibility and degradability, magnesium and its alloys become a potential biomedical degradable implant materials, which is the research focus in the field.However , the corrosion rate of magnesium and its alloys is faster,which severely restrict its clinical application.So the development of high strength, high toughness, high corrosion resistance and controllable degradation behavior of high performance magnesium alloys is bining with nearly five years of accumulation of medical research data about corrosion and protection of the magnesium alloy which is made by researchers , on which this paper summarizes the latest research progress of magnesium and its alloys was introduced in detail, such as the advantages and disadvantages of biomedical materials, corrosion mechanism, characterization of corrosion and corrosion protection technology research, and to some extent, the analysis of the problems need to be solved in the development of future medical magnesium alloys and the future development direction.Key Words:magnesium alloys ; biomedical;corrosion ;protection文献综述作为材料的一个重要分支，生物医用材料(Biomedicalmaterials)的发展和应用关系到人类的生命健康和社会文明的进步，正吸引着越来越多的关注。
生物医用材料又称生物材料(Biomaterials)，它是指一类应用于人体的诊断和治疗，在生物体生理系统控制下部分或完全替代生物体某一复杂生理功能的物质。
如图1-1所示，目前生物医用材料已经广泛应用于人体的治疗和诊断:除脑组织和大部分内分泌系统之外，人体的绝大多数器官或组织都可以采用生物医用材料进行功能性替代[1]。
图1-1生物材料在人体中的应用Fig.1-1 Application of biomaterials in humanbod目前，镁合金作为医用植入材料，与现有已经进入临床使用的医用金属材料相比，具有以下的优势[2]: 良好的生物相容性；可在体内降解，无需二次手术；与人骨的密度、力学性能相近，避免了应力遮挡效应。
不过镁合金较差的耐腐蚀性限制了它的应用和发展。
并且迄今为止，将镁及镁合金应用于骨科医疗领域已经有很长历史。
生物医用镁合金在最近几年更成为了研究热点。
1镁合金在生理环境的腐蚀机理镁及镁合金作为可降解植入材料在生物环境下发生的腐蚀主要可以分为以下几种[1]。
1.1点腐蚀镁合金的腐蚀一般会从基相开始，且表现为点腐蚀，即使是单相镁，在外加极作用下，发生腐蚀的主要形式仍为局部腐蚀。
一般情况下，镁合金在中性或碱性溶液中较易发生点腐蚀，而重金属污染物则会加快其点腐蚀过程。
1.2晶间腐蚀镁及镁合金能够抵御严重晶间腐蚀的发生，晶间腐蚀一般不会形成渗入粒内部的腐蚀形态。
这是由于大部分镁合金中的第二相分布于晶界，它们相对于合金中的α基相是相对稳定而不腐蚀的。
镁合金的晶间腐蚀，一般发生在基相的晶粒靠近周边处。
1.3应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂(SCC)是由拉应力与特定的介质环境的联合作用引起的，在大多数水溶液环境中，纯镁加载到屈服强度时不发生应力腐蚀开裂。
但应力腐蚀开在含AL的镁合金中较易发生。
应力腐蚀开裂的敏感性与镁合金的合金成分关系密切:若镁合金中同时含有Al和Zn，则合金具有较高的应力腐蚀敏感性;对于含Al量低的镁合金，如AZ31的应力腐蚀开裂敏感性相对较低;合金中的Al含量越高，则应力腐蚀开裂越容易发生。
1.4电偶腐蚀镁的电极电位很低，为2.34V(相对于标准氢电极电位)，镁与阴极相接触时，非常容易发生电偶腐蚀。
如图1-2所示，阴极相可以是在电解液中与镁接触的其它具有较高电极电位的金属，也有可能是镁合金内部的第二相或杂质。
图1-2(a)外部电偶腐蚀;(b)内部电偶腐蚀通常情况下，合金内部的析出相或杂质会以金属间化合物的形式存在，这些金属间化合物一般具有相对于镁合金基相较高的电极电位，会以阴极相的形式存在，这时与镁合金中的α基相就会成为合金内部微电池的阳极。
如果镁合金内部阴极的活性很强，则会对α基相产生强烈的阳极极化作用，导致腐蚀的加速。
由此可见，控制冶金因素，尽量避免合金内部较高活性阴极相的产生，可有效提高镁合金的耐蚀性能。
研究表明，镁及镁合金在体液中主要以局部腐蚀为主，由于氯离子引发镁金属点蚀的临界浓度为2×10-3～2×10-2mol/L，而体液中Cl－的浓度超过了这一临界值，所以在人体内富含Cl－的腐蚀介质中镁腐蚀降解的更快，会发生严重的点蚀。
2 镁合金在生理环境的腐蚀的表征技术目前，不少研究人员选用将医用镁合金植入兔子体类进行研究，但该方法无法直观的观测镁合金的腐蚀过程。
针对上述生物医用镁合金体外腐蚀表征的窘境，曾荣昌[3]设计了一种模拟人体环境的新型腐蚀表征装置，研究了多因素综合对Mg-Li合金及其PLA涂层腐蚀动力学的影响，构建了合金微观组织、溶液介质和涂层微结构之间的数理关系，为生物医用镁合金腐蚀表征提供了新的研究思路。
此外为了更直观的观测镁合金的腐蚀过程，哈尔滨工程大学的黄小梅[4]等人亦采用电化学方法研究镁合金在模拟人体体液(Hank模拟液)中的腐蚀行为。
3 镁合金在生理环境的腐蚀的防护3.1镁合金的提纯镁合金材料中的杂质元素，如Fe、Ni、Cu、Co等，影响镁合金的耐腐蚀性能（主要是由于杂质元素在镁合金机体中作为阴极相，促进微电偶电池的形成，加速机体电化学腐蚀从而降低了镁合金的耐腐蚀性能），而且对人体也产生损害。
Hanawalt等发现镁合金对各种杂质元素都有“容许极限”，只要将杂质含量降低到极限浓度之下就对镁合金的腐蚀性能几乎没有影响。
Peng等[5]研究证实：高纯镁合金比普通镁合金有更好的耐腐蚀性能和机械性能。
因此控制镁合金中这些有害元素的含量在允许的极限以下，选用高纯的镁合金原料，改善熔炼工艺，控制熔炼过程中的杂质含量有利于提高生物医用镁合金的的耐腐蚀性[6]。
3.2 镁合金的合金化添加合金元素是提高镁合金耐蚀性和机械性能的基本方法，研究表明镁-稀土元素合金不但可以增进合金的耐蚀性和力学性能，同时还有利于提高合金的抗凝血和医学上能接受的细胞毒性。
但当这些材料应用于体内时，必须注意选择无毒的合金元素。
比如Ca元素和低毒的稀土元素亦是镁合金理想的合金化元素。
Ca元素人体的基本元素，能够与K、Na等元素一起调节人体神经和肌肉的活动，Ca也是人体骨骼的主要成分，适量的Ca可以提高镁合金的耐腐蚀性。
稀土元素的低微合金化是开发耐腐蚀生物医用镁合金的一个重要方向，很多稀土元素具有较低的毒性，可以用来提高镁合金的耐腐蚀性，研究表明适量稀土元素的加入，不但可以有效提高镁合金的耐腐蚀性能、力学性能以及生物相容性，让生物医用镁合金均匀缓慢的降解，而且还有利于提高生物植入体的抗凝血行为[7]。
上海交通大学[8]开发的新型Mg-Nd-Zn-Zr 稀土镁合金是一种高耐蚀，同时具有良好生物相容性和力学特性的合金材料。
耐腐蚀性能指标：标准盐雾实验腐蚀速率为0.25mm/a，是迄今公开报道的耐Cl－腐蚀性能最好的镁合金，并且不含毒元素。
对于该镁合金的动物体内实验及体外实验，我们目前正在研究中。
3.3表面处理表面处理是生物材料领域提高材料生物相容性和耐腐蚀性的最重要的方法，通过表面处理，可以改变材料表面形貌，结构以及特性。
研究表明，表面改性技术能够有效改善生物医用镁合金的耐腐蚀性能，而且一定程度上可以提高其生物相容性[9]。
张晓等人认为综合运用表面改性技术和生物医学技术在镁合金表面植入具有细胞功能的膜层结构，解决耐蚀性能的同时最大程度减小人体排斥，以真正实现生物镁合金的应用[10]。
此外，在镁合金的表面构建生物活性涂层，可以提高镁合金的生物相容性，促进植入材料与骨组织之间形成直接的化学键性结合，有利于植入镁合金期的稳定，延缓镁合金基体在体内的腐蚀以及降解速率。
目前使用的表面涂层材料主要为生活活性陶瓷、生物活性高分子材料、阳极氧化膜和化学转化膜，此外金属镀层和惰性生物陶瓷涂层等也有一定的发展。
迄今为止，医用镁合金表面处理的主要方法有：化学转化膜，有机膜，电沉积和微弧氧化等。
（1）化学转化膜化学转化膜是通过化学处理在在镁合金的表面产生一薄层的稀土转化膜，磷酸盐膜，氟化镁或其它与表面化学结合的化合物。
Xu[11]等报道在Mg-Mn-Zn 合金表面经磷酸盐处理后产生了一种磷酸氢钙膜，该膜明显降低了Mg在模拟体液﹙SBF﹚中的降解，而且提高了该合金的表面生物相容性，因为磷酸氢钙膜不仅能转变产生羟基磷灰石﹙HA﹚而且还能释放磷酸根离子中和由于镁合金的腐蚀所产生的碱性效应。