Mg-1.5Zn-xMn(x=0.5、1、2)合金的腐蚀行为研究

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镁及镁合金作为生物医用可降解材料,在近几年越来越受到医学界和材料界的关注。其中Mg-Zn-Mn合金由于镁、锌、锰都是人体必需元素,能够促进人体生长发育,增强人体免疫力,改善机体造血功能在生物腐蚀降解材料领域有着广阔的应用前景。  本文选用镁、锌和锰三种金属,采用熔融浇注法自行制备了Mg-1.5Zn-xMn(x=0.5、1、2)合金;以Hank’s模拟体液为腐蚀介质,以炼制的镁合金为腐蚀材料,通过浸泡腐蚀实验及电化学测试等方法,研究Mg-Zn-Mn合金在Hank’s模拟体液中的腐蚀规律,找出Mg-Zn-Mn合金的最佳化学成分;进一步对Mg-Zn-Mn合金进行高锰酸钾膜转化处理实验,在其表面制备一层氧化锰涂层,再同样进行上述腐蚀实验,对膜转化处理前后镁合金的抗腐蚀性能进行了对比分析。  金相显微组织观察表明:Mg-1.5Zn-xMn(x=0.5、1、2)合金的显微组织是由Mg-Zn相、(α-Mn)相和(α-Mg)相组成,组织中表面的粒状析出物为(α-Mn)相,随着含锰量的增大,(α-Mn)相逐渐增多。转化涂层的形貌观察发现, KMnO4转化处理后Mg-1.5Zn-xMn(x=0.5、1、2)合金膜层的表面结构较为平整致密均匀,分析可知该膜层由MgO、MnO、MnO2、Mn2O3和Mn3O4组成。  腐蚀失重实验结果表明:三种镁合金中Mg-1.5Zn-0.5Mn合金的抗腐蚀能力最强,随着镁合金中锰含量的增大,Mg-1.5Zn-xMn(x=0.5、1、2)合金的腐蚀程度加剧。当浸泡腐蚀时间相同时,转化处理后的Mg-1.5Zn-xMn(x=0.5、1、2)合金比转化处理前的Mg-1.5Zn-xMn(x=0.5、1、2)合金耐蚀性强,说明通过高锰酸钾转化处理后得到的氧化锰涂层可以提高镁合金的抗腐蚀能力。电化学实验测试表明:Mg-1.5Zn-0.5Mn合金容抗弧半径最大,自腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小,说明其耐腐蚀性能最佳。随浸泡腐蚀时间延长,镁合金的耐蚀性增强。浸泡周期相同时,转化处理后的Mg-1.5Zn-xMn(x=0.5、1、2)合金的抗腐蚀能力比转化处理前的Mg-1.5Zn-xMn(x=0.5、1、2)合金强,说明氧化锰膜层可以有效提高镁合金的腐蚀性能。
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