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镁合金腐蚀研究进展(68)—AZ31镁合金表面席夫碱诱导钙磷涂层耐蚀性能研究

已有 749 次阅读 2022-6-5 15:17 |个人分类:科研进展|系统分类:科研笔记

    众所周知,Ca-P涂层可以提高镁合金的抗降解性能。钙和磷还可以刺激骨再生并促进植入物周围的骨整合。然而,传统的Ca-P涂层通常附着力较差,且晶粒粗大,导致孔隙率较高,且抗降解能力有限。

    我们课题组曾报道EDTA、葡萄糖、DNA和氨基酸可诱导Ca-P涂层的形成。例如,李玲玉等在纯Mg上制备葡萄糖诱导的水热Ca-P涂层。与传统的Ca-P涂层相比,葡萄糖诱导的Ca-P涂层晶粒细化,表面粗糙度明显降低。葡萄糖诱导的Ca-P涂层的附着力略有增加。此外,刘萍等在 AZ31镁合金上制备了DNA诱导的Ca-P涂层。晶粒尺寸从传统Ca-P涂层的微米级变为DNA诱导涂层的纳米级,正如预期的那样,表面粗糙度降低了。因此,有机分子添加剂显著地提高了Ca-P涂层的致密性和结合力。

    席夫碱是胺和酮或醛的缩合产物,具有通式R-C=N-R。研究表明,席夫碱的抑制效率明显高于胺类和醛类的单独作用,这归因于席夫碱分子结构中存在亚胺基(C=N)。事实上,由于分子中存在-C=N基团以及带负电的N、S和O原子,它是一种在酸性介质中有效的金属腐蚀抑制剂。目前,关于席夫碱改性镁合金表面传统Ca-P涂层的报道较少。席夫碱对镁合金表面涂层的影响尚未阐明。

    本文首先利用氨基酸和葡萄糖合成了席夫碱;其次,使用席夫碱在 60 ℃水浴中对Ca-P涂层进行改性。在AZ31镁合金上成功制备了席夫碱诱导的Ca-P涂层。在Ca-P席夫碱涂层中,发现了CaHPO4和羟基磷灰石(HA)。席夫碱的存在显著地细化了Ca-P晶粒,明显降低了表面粗糙度,成倍增加了Ca-P涂层厚度。在整个成膜过程中,溶液中席夫碱分子结构中的N原子很容易与金属离子(Mg2+和Ca2+离子)络合,促进了基体/溶液界面处的形核反应。最后,提出了席夫碱存在下Ca-P涂层的形成机制。

   该论文“ In vitro degradation resistance of glucose and L-cysteine-bioinspired Schiff-base anodic Ca−P coating on AZ31 magnesium alloy ”发表在《Transactions of Nonferrous Metals Society of China(https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65888-6)第一作者为王雪梅,通讯作者为曾荣昌教授。

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Fig. 1 (I) XPS survey plots and high-resolution spectra of (II) C 1s, (III) N 1s & (IV) S 2p.

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Fig. 2 Schematic diagram of the formation mechanism of the anode Ca-PSchiff base coating.





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