機械的な負荷下での,コーティングされたAZ31マグネシウム合金における,in situのストレートとクラックの増殖の高解像度DIC分析

科学分野:

• バイオマテリアル科学
• 材料工学
• 腐食科学

背景:

• 生物分解性マグネシウム (Mg) 合金は,生物医学的な用途に有望であるが,容易に腐食する.
• マグネシウム合金を保護するために,リンとフッ素が豊富なコーティングが開発されています.
• 機械的および腐食性の条件を組み合わせたコーティングの故障を理解することは極めて重要です.

研究 の 目的:

• AZ31 Mg合金に対するコーティングの微細構造的整合性と故障メカニズムを調査する.
• 異なる環境における機械的負荷下での亀裂の発生,進化,拡散を分析する.
• 合金保護におけるコーティングの厚さと組成の役割を決定する.

主な方法:

• AZ31 Mg合金に対する電気化学的堆積.
• 非腐食性およびハンクズバランス塩溶液 (HBSS) での3点屈曲試験.
• インシット高解像度デジタル画像相関 (HR-DIC) とスキャニング電子顕微鏡 (SEM)
• 負荷保持後の横断分析

主要な成果:

• コーティング・クラックの形状 (密度/細度 vs. 稀度/幅) は厚さ (5 μm vs. 15 μm) に依存し,ストレスの影響を受けます.
• 十分な機械的な負荷の下では,裂け目がコーティングの厚さを通り抜けることができます.
• 貫通厚さの亀裂は,腐食の経路を提供し,Mg合金におけるストレス腐食の亀裂を開始します.
• コーティング中のフッ素は腐食の速度を低下させるようです.

結論:

• コーティングの破損,特に厚さの割れ目が生理学的な環境におけるMg合金分解の重要な要因である.
• 機械的ストレスと腐食条件は,コーティングの完全性に重大な影響を及ぼし,基板の腐食を開始します.
• 生物学的応用における生物分解性Mg合金の性能を向上させるには,厚さを通過した亀裂の形成を防ぐためのコーティング設計を最適化することが不可欠です.