[發明專利]檢測涂層隨鎂基材變形其耐腐蝕性能演變的裝置及方法

有效

• 申請號: 201811295740.7
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109540774B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 陳連喜;王小健;李衛
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發明公開了檢測涂層隨鎂基材變形其耐腐蝕性能演變的裝置及方法。檢測裝置包括腐蝕反應槽、置于腐蝕反應槽內的試樣加載裝置、循環加熱裝置以及用于檢測試樣彎曲應變過程中電化學信號的電化學工作站；腐蝕反應槽內裝有淹沒試樣的模擬生理環境的溶液；循環加熱裝置通過導管與腐蝕反應槽連接，為腐蝕反應槽循環提供適宜溫度下的模擬生理環境的溶液；試樣加載裝置通過連接桿與電子萬能試驗機連接。該檢測裝置可以模擬醫用鎂合金植入材料體外彎曲塑性變形，在慢彎曲應變過程中通過電化學裝置測量鎂合金表面涂層耐腐蝕性能變化。該檢測方法可原位動態測量表面涂層的電化學信息變化，從而分析表面涂層耐腐蝕性能演變規律及自修復能力。

技術領域

本發明涉及檢測裝置技術領域，特別涉及檢測涂層隨鎂基材變形其耐腐蝕性能演變的裝置及方法。

背景技術

生物醫用鎂合金因具有與人體骨組織相近的力學性能，體內的生物全降解性以及降解產物良好的生物相容性，受到了全世界醫用植入材料研究者的關注，并已取得了良好的臨床試驗應用效果。然而，鎂合金在生理溶液環境中過快的降解速率限制了其臨床應用。現有多種表面改性技術應用于鎂合金改性，通過在鎂合金表面形成一層有機或無機類涂層，以及改變鎂合金表面顯微組織結構。表面改性涂層相當于一層物理屏障保護層，阻止溶液與鎂合金基體接觸反應；鎂合金顯微組織細化有利于表面顯微組織均勻化，降低局部腐蝕，減少微電偶腐蝕或點腐蝕；從而提高鎂合金的耐腐蝕性能，降低了降解速率。

然而，醫用鎂合金在醫用植入材料方面，如骨板或心血管支架材料，在臨床植入過程中，骨板需發生一定彎曲塑性變形以貼合有弧度的骨組織結構，心血管支架材料需要先體外縮小，血管內擴展，以支撐狹窄的血管組織，縮小和擴展過程，也主要依靠支架連接梁處的彎曲變形來實現，所以鎂合金的塑性變形會相應影響表面改性層的耐腐蝕性能。表面改性涂層，如微弧氧化和鈣磷涂層，由于屬于無機陶瓷類涂層，在鎂合金基體發生變形時，表面涂層將萌發裂紋或發生剝落；有機物涂層與鎂合金基體一直存在界面結合問題，鎂合金基體塑性變形也會影響有機涂層結合強度以及穩定性。通過測量在鎂合金基體彎曲變形過程，涂層試樣電化學信息的變化，特別是具有自修復功能涂層的電化學信息變化，可以相應得到涂層耐腐蝕性能的演變規律和自修復能力。

現有技術中，大多只測量固定變形量的試樣其耐腐蝕性能，但由于人體骨組織和血管組織的個性化差異特點，采用統一固定的變形尺度來評價材料的性能顯然是不合實際要求。同時，對于鎂合金涂層耐腐蝕性能隨鎂合金基體變形演變過程，現有技術基本沒有關注，也未采用電化學技術測量鎂合金表面涂層耐腐蝕性能演變規律。并且，對于作為物理屏蔽層的自修復涂層，其自修復能力大多采用的劃痕法，掃面電鏡觀察涂層修復能力，而對于由基材變形引起的涂層耐腐蝕性能的變化，以及物理屏蔽自修復能力，研究方法較少。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷和不足，提供了一種檢測涂層隨鎂基材變形其耐腐蝕性能演變的裝置，該檢測裝置可以模擬醫用鎂合金植入材料體外彎曲塑性變形，在慢彎曲應變過程中通過電化學裝置測量鎂合金表面涂層耐腐蝕性能演變規律。

本發明的另一個目的在于，提供一種檢測涂層隨鎂基材變形其耐腐蝕性能演變的方法，該方法可原位動態測量表面涂層的電化學信息變化，從而分析表面涂層耐腐蝕性能變化及自修復能力。

本發明的目的可以通過如下技術方案實現：檢測涂層隨鎂基材變形其耐腐蝕性能演變的裝置，包括腐蝕反應槽、置于腐蝕反應槽內的試樣加載裝置、循環加熱裝置以及用于檢測試樣彎曲應變過程中電化學信號的電化學工作站；所述腐蝕反應槽內裝有淹沒試樣的模擬生理環境的溶液；所述循環加熱裝置通過導管與所述腐蝕反應槽連接，為所述腐蝕反應槽循環提供適宜溫度下的模擬生理環境的溶液；所述試樣加載裝置通過連接桿與電子萬能試驗機連接。

作為優選的技術方案，所述試樣加載裝置包括加載基座和支撐基座，所述加載基座底端設有兩個三角形支座，兩個所述支撐基座對稱固定在所述腐蝕反應槽內，在所述支撐基座頂端設有三角形支座。