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镁及其合金(Mg/MgA)除具备可降解性外,又因弹性模量、密度等与骨组织相近,并且生物相容性能良好,因此有可能成为理想的生物降解型植入体材料。而且镁在地球上所有元素中储量占第八位,因此在医学领域中的应用得到了广泛关注。但是Mg/MgA在血液和含氯离子浓度较高的体液中降解速率过快,并且降解过程产生的大量氢气,不利于骨组织愈合而限制了其临床应用。等离子体浸没离子注入与沉积系统(简称PⅢ)是将元素单质电离为离子形式后再通过电场加速形成高能粒子束射入基板之中的一种表面改性方法。此方法能够影响基材的摩擦磨损性能、抗菌性、耐腐蚀性、表面物理属性等。具有高效、不改变其厚度、无物理条件要求、适用元素广泛等特点。本研究采用离子注入法,在AZ31镁合金表面注入不同剂量的碳离子,以期改善其耐腐蚀性能和细胞相容性。目的:通过碳离子注入法对AZ31 MgA进行改性,并研究其改性对耐腐蚀性能和细胞相容性的影响。方法:首先用砂纸和绒布进行AZ31 MgA表面打磨和抛光,再将打磨抛光后的AZ31 MgA放入靶室,设置引出电压为25kV左右,并分别设置离子注入剂量为1×1018ions/cm2、1.5×1018 ions/cm2和2×1018ions/cm2,最后将制备后的样品抽真空密封。利用扫描电镜观察改性对AZ31 MgA表面形貌的影响,表面张力仪测定样品表面疏水性大小,应用辉光放电仪检测各元素原子百分比随注入深度的变化。Raman分析碳元素原子结合方式。基材表面化学组成与离子状态通过XPS进行表征。使用电化学测试和析氢实验检测AZ31表面耐腐蚀性能。MTT实验探究C-PⅢ AZ31 MgA的细胞相容性。结果:AZ31 MgA表面注入碳元素后,扫描电镜下表面呈现纳米级别的颗粒状物质覆盖与基材表面。张力仪检测显示表面疏水性增加。浓度深度和能谱仪均显示表面碳元素占比增高。Raman结果为改性AZ31基片表层是一层无定形碳膜。XPS展示sp2杂化键为优势键。动电位极化曲线显示,离子注入量为C-2 MgA(C-2AZ31)显示出腐蚀电位最高(-1.137 V vs.Ag/Ag Cl)及腐蚀电流密度最低(2.432×10-6A/cm2)。与未进行离子注入的AZ31 MgA相比,离子注入量为2×1018ions/cm2的MgA腐蚀电位正移大约250 m V,腐蚀电流密度值降低了约30倍。析氢实验显示,与其他实验组相比,C-2组产生的氢气总量为7.98 ml,腐蚀率最慢。细胞毒性实验则观察到培养1,4,7天后MC3T3-E1细胞活性值均大于阴性对照组的80%(P<0.05)。结论:C-PⅢ能有效提高MgA的抗腐蚀性能和细胞相容性。C-PⅢ为MgA的生物医疗领域应用提供基础和更多可能性的方法。