镁及其合金因其优良的生物活性、生物相容性、机械强度、可降解性能，物理性质接近骨皮质，受到骨移植研究人员的广泛关注。但超快的降解率往往导致机械完整性的过早丧失和局部氢气的积累，限制了其临床应用。因此，合金化、优越的加工技术和表面改性技术已用于提高镁及其合金的耐腐蚀性。其中，等离子体电解氧化（PEO）工艺生产的涂层具有经济、耐腐蚀、硬度高、耐磨、耐高温高压、粘附等特点，是提高镁合金耐腐蚀性能的最实用、最有效的方法之一。但其孔隙率限制了PEO技术提高镁及其合金的耐腐蚀性能。

针对这一问题，广东省科学院生物与医学工程研究所智能植介入材料团队创新性地在PEO过程中引入了磁场，探讨了磁场力在电解质中颗粒形成、PEO涂层在Mg上的生长及仅在普通阳极氧化阶段涂层生长的影响。研究团队发现，磁场力显著、充分和均匀地改善了电解质中的混合成分，通过增加电解质的导电性，降低了PEO涂层形成的能量，从而降低了击穿电压，进而降低了PEO涂层的孔隙率（从17.52%降至0.58%）和接触角。与非磁性作用组相比，磁场力组的腐蚀电流密度下降了一个数量级。较低的孔隙率能抑制腐蚀介质渗入涂层的内部区域，及随后向下渗入基材的进程，从而提高涂层的耐腐蚀性能。在磁场力下长时间制备的带PEO涂层的镁比不含涂层和其他涂层的降解程度要低，这使得它们更适合用于骨科植入物。

图1：PEO涂层制备过程中引入磁场力显著提升材料的耐腐蚀性能

图2：含PEO涂层镁样品腐蚀过程示意图

相关成果发表于材料科学类顶级期刊《Journal of Alloys and Compounds》，许为康博士为论文第一作者。该研究工作得到了广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项、广东省科技计划项目的支持。

论文信息：

Weikang Xu, Zhidan Liu, Bin Li, Guixiang Li, Peng Liu. (2022) Effects of magnetic field force in preparation of plasma electrolytic oxidation coatings: A novel method to improve the corrosion resistance of magnesium. Journal of Alloys and Compounds, 906, 162642.

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838821040524

（广东省科学院生物与医学工程研究所 许为康/供稿）