بررسي رفتار خوردگي منيزيوم خالص تجاري و آلياژ منيزيوم-كلسيم به‌عنوان مواد كاشتني زيست‌تجزيه‌پذير در محلول‌هاي فيزيولوژيك

Evaluation of corrosion Behavior of Commercially Pure Magnesium and Magnesium-Calcium Alloy as Biodegradable Magnesium Implant Materials in Physiological Solutions

منيزيوم فلزي با زيست‌سازگاري بالا و ماده‌اي ضروري براي فرايند‌هاي سوخت‌وساز بدن انسان مي‌باشد كه به دليل خواص مكانيكي مطلوبي كه در مقايسه با پليمر‌هاي زيست‌تجزيه‌پذير دارد، در سال‌هاي اخير جهت ساخت مواد كاشتني خودجذب‌شونده در بدن انسان مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين تحقيق، يك آلياژ منيزيومي كلسيم‌دار (Mg-1.74Ca) به همراه منيزيوم خالص تجاري در شرايط كاملا مشابه ريخته‌گري شده و تركيب شيميايي و فازهاي موجود در آنها توسط دستگاه كوانتومتر، آناليز XRD و ميكروسكوپ نوري شناسايي شدند. سپس رفتار خوردگي اين مواد در دو محلول فيزيولوژيك مختلف (محلول‌هاي SBF و هنك) توسط تكنيك‌ پلاريزاسيون پتانسيوديناميك و مورفولوژي سطح مواد با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد ارزيابي قرار گرفت. اين تحقيق نشان داد افزودن كلسيم به منيزيوم به‌عنوان عنصر آلياژي تمايل به تشكيل پوشش فسفات كلسيم- منيزيوم را در سطح آن افزايش مي‌دهد و در نتيجه زيست‌سازگاري آلياژ را افزايش خواهد داد، اما به دليل تشكيل پيل‌هاي گالوانيك ميكروسكوپي بين اتم‌هاي منيزيوم (كاتد) و اتم‌هاي كلسيم و همچنين فاز بين فلزي Mg2Ca (آند)، سرعت خوردگي آلياژ تشديد خواهد شد. همچنين مشاهده شد كه رفتار خوردگي آلياژهاي منيزيومي كلسيم‌دار تا حد زيادي به نحوه پراكندگي فاز بين‌فلزي Mg2Ca وابسته است.

Magnesium is a metal with high biocompatibility and a necessary material for human body metabolism that because its desirable mechanical properties compared with Biodegradable polymers, has been studied at recent years for production of biodegradable materials at human body. In this study, calcium containing magnesium alloy and commercial pure magnesium was casting in the same terms and their chemical composition and phases was reconnoitered by Quantometer device, XRD analysis and optical microscopy. Then corrosion behavior of these materials was investigated by tafel polarization technique in two simulated body fluid solutions (SBF and Hank solutions) and the surface morphology of materials was studied with scanning electron microscopy. This research showed that adding calcium to magnesium as an alloying element increase the formation of calcium-magnesium phosphate layer but due to formation of microscopic galvanic cells between magnesium atoms (cathode) and calcium atoms and Mg2Ca intermetallic phase (anode), the corrosion rate of alloy will be increased. Also observed that corrosion behavior of calcium containing magnesium alloys largely depended on dispersion mode of Mg2Ca intermetallic phase.