Skip to main content
Erschienen in: Metals and Materials International 6/2022

29.07.2021

Microstructural Characterization and Investigation on Corrosion Properties of Mg-Zn-RE-Ca Alloy as a Possible Biomedical Implant

verfasst von: Milad Johari, Seyed Hadi Tabaian, Shahaboddin Saeedi

Erschienen in: Metals and Materials International | Ausgabe 6/2022

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Influences of heat-treatment and anodizing procedures on microstructure evolution and corrosion performance of two as-cast magnesium alloys containing different amounts of Ca and rare earth elements and same amounts of Zn were investigated, with the ultimate goal of developing a new biodegradable metallic implant. The first alloy (hereafter, denoted as F1) had higher RE element content but less calcium than the second one (denoted as F2). The same procedures of solution heat-treatment and aging were applied to alloys. Microstructures, together with the distribution and composition of secondary phases of all samples, were investigated by optical microscopy, field emission scanning electron microscopy, and energy-dispersive spectroscopy. Moreover, corrosion properties were evaluated in the phosphate-buffered saline solution using potentiodynamic polarization and also immersion tests at 37 °C. The results showed that corrosion performance is affected by both chemical composition and heat-treatment procedures. As-cast F2 has the least corrosion rate achieved by the polarization test. However, immersion test results show that solution heat-treated F1 has the lowest corrosion rate among all other specimens, including pure commercial Mg. In the next step, the anodizing process was performed in 3 current densities on solution heat-treated F1 alloy, and a 60% reduction in the corrosion rate was observed.

Graphic Abstract

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat C. Prakash, S. Singh, K. Verma, S.S. Sidhu, S. Singh, Vacuum 155, 578 (2018)CrossRef C. Prakash, S. Singh, K. Verma, S.S. Sidhu, S. Singh, Vacuum 155, 578 (2018)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat F. Witte, N. Hort, C. Vogt, S. Cohen, K.U. Kainer, R. Willumeit, F. Feyerabend, Curr. Opin. Solid. S. M. 12, 63 (2008)CrossRef F. Witte, N. Hort, C. Vogt, S. Cohen, K.U. Kainer, R. Willumeit, F. Feyerabend, Curr. Opin. Solid. S. M. 12, 63 (2008)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat M.P. Staiger, A.M. Pietak, J. Huadmai, G. Dias, Biomaterials 27, 1728 (2006)CrossRef M.P. Staiger, A.M. Pietak, J. Huadmai, G. Dias, Biomaterials 27, 1728 (2006)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat J.Y. Lee, G. Han, Y.C. Kim, J.Y. Byun, J.I. Jang, H.A. Seok, S.J. Yang, Met. Mater. Int. 15, 955 (2009)CrossRef J.Y. Lee, G. Han, Y.C. Kim, J.Y. Byun, J.I. Jang, H.A. Seok, S.J. Yang, Met. Mater. Int. 15, 955 (2009)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Q. Peng, Y. Huang, L. Zhou, N. Hort, K.U. Kainer, Biomaterials 31, 398 (2010)CrossRef Q. Peng, Y. Huang, L. Zhou, N. Hort, K.U. Kainer, Biomaterials 31, 398 (2010)CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat Y. Xin, C. Liu, X. Zhang, G. Tang, X. Tian, P.K. Chu, J. Mater. Res. 22, 2004 (2011)CrossRef Y. Xin, C. Liu, X. Zhang, G. Tang, X. Tian, P.K. Chu, J. Mater. Res. 22, 2004 (2011)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat S.E. Harandi, M. Mirshahi, S. Koleini, M.H. Idris, H. Jafari, M.R.A. Kadir, J. Mater. Res. 16, 11 (2013)CrossRef S.E. Harandi, M. Mirshahi, S. Koleini, M.H. Idris, H. Jafari, M.R.A. Kadir, J. Mater. Res. 16, 11 (2013)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat A. Atrens, G.L. Song, M. Liu, Z. Shi, F. Cao, M.S. Dargusch, Adv. Eng. Mater. 17, 400 (2015)CrossRef A. Atrens, G.L. Song, M. Liu, Z. Shi, F. Cao, M.S. Dargusch, Adv. Eng. Mater. 17, 400 (2015)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat X. Zhang, G. Yuan, L. Mao, J. Niu, W. Ding, Mater. Lett. 66, 209 (2012)CrossRef X. Zhang, G. Yuan, L. Mao, J. Niu, W. Ding, Mater. Lett. 66, 209 (2012)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat L. Wang, J. Jiang, T. Yuan, Q. Xie, H. Liu, A. Ma, Met. Mater. Int. 26, 551 (2020)CrossRef L. Wang, J. Jiang, T. Yuan, Q. Xie, H. Liu, A. Ma, Met. Mater. Int. 26, 551 (2020)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat W. Liu, F. Cao, L. Chang, Z. Zhang, J. Zhang, Corros. Sci. 51, 1334 (2009)CrossRef W. Liu, F. Cao, L. Chang, Z. Zhang, J. Zhang, Corros. Sci. 51, 1334 (2009)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Y. Qu, M. Kang, R. Dong, J. Liu, J. Liu, J. Zhao, J. Mater. Sci. Mater. M. 26, 5342 (2015)CrossRef Y. Qu, M. Kang, R. Dong, J. Liu, J. Liu, J. Zhao, J. Mater. Sci. Mater. M. 26, 5342 (2015)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat A. Ghanbari, H. Jafari, F.A. Ghasemi, Met. Mater. Int. 26, 395 (2020)CrossRef A. Ghanbari, H. Jafari, F.A. Ghasemi, Met. Mater. Int. 26, 395 (2020)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat M. Bornapour, M. Celikin, M. Cerruti, M. Pekguleryuz, Mater. Sci. Eng. C 35, 267 (2014)CrossRef M. Bornapour, M. Celikin, M. Cerruti, M. Pekguleryuz, Mater. Sci. Eng. C 35, 267 (2014)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat S.S. Nene, Y. Estrin, B.P. Kashyap, N. Prabhu, T. Al-Samman, B.J. Luthringer, R. Willumeit, Adv. Biomater. Device Med. 2, 32 (2015) S.S. Nene, Y. Estrin, B.P. Kashyap, N. Prabhu, T. Al-Samman, B.J. Luthringer, R. Willumeit, Adv. Biomater. Device Med. 2, 32 (2015)
25.
26.
Zurück zum Zitat F. Wang, W. Xiao, M. Liu, J. Chen, X. Li, J. Xi, C. Ma, Vacuum 159, 400 (2019)CrossRef F. Wang, W. Xiao, M. Liu, J. Chen, X. Li, J. Xi, C. Ma, Vacuum 159, 400 (2019)CrossRef
27.
28.
Zurück zum Zitat S. Agarwal, J. Curtin, B. Duffy, S. Jaiswal, Mater. Sci. Eng. C 68, 948 (2016)CrossRef S. Agarwal, J. Curtin, B. Duffy, S. Jaiswal, Mater. Sci. Eng. C 68, 948 (2016)CrossRef
30.
31.
Zurück zum Zitat M. Liu, P. Schmutz, P.J. Uggowitzer, G. Song, A. Atrens, Corros. Sci. 52, 3687 (2010)CrossRef M. Liu, P. Schmutz, P.J. Uggowitzer, G. Song, A. Atrens, Corros. Sci. 52, 3687 (2010)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat V.V. Ramalingam, P. Ramasamy, M.D. Kovukkal, G. Myilsamy, Met. Mater. Int. 26, 409 (2020)CrossRef V.V. Ramalingam, P. Ramasamy, M.D. Kovukkal, G. Myilsamy, Met. Mater. Int. 26, 409 (2020)CrossRef
33.
34.
Zurück zum Zitat C.S. Wu, Z. Zhang, F.H. Cao, L.J. Zhang, J.Q. Zhang, C.N. Cao, Appl. Surf. Sci. 253, 3893 (2007)CrossRef C.S. Wu, Z. Zhang, F.H. Cao, L.J. Zhang, J.Q. Zhang, C.N. Cao, Appl. Surf. Sci. 253, 3893 (2007)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat K.U. Kainer (ed.), in Magnesium Alloys and Technology (Wiley, Hoboken, 2003), pp. 218–241 K.U. Kainer (ed.), in Magnesium Alloys and Technology (Wiley, Hoboken, 2003), pp. 218–241
37.
Zurück zum Zitat G.L. Song (ed.), Corrosion Prevention of Magnesium Alloys (Woodhead Publishing, Sawston, 2013), pp. 232–281 G.L. Song (ed.), Corrosion Prevention of Magnesium Alloys (Woodhead Publishing, Sawston, 2013), pp. 232–281
38.
Zurück zum Zitat Y.K. Kim, I.S. Park, S.J. Lee, M.H. Lee, Met. Mater. Int. 19, 353 (2013)CrossRef Y.K. Kim, I.S. Park, S.J. Lee, M.H. Lee, Met. Mater. Int. 19, 353 (2013)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat T. Lei, C. Ouyang, W. Tang, L.F. Li, L.S. Zhou, Corros. Sci. 52, 3504 (2010)CrossRef T. Lei, C. Ouyang, W. Tang, L.F. Li, L.S. Zhou, Corros. Sci. 52, 3504 (2010)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat H.R. Bakhsheshi-Rad, M.H. Idris, M.R. Abdul-Kadir, A. Ourdjini, M. Medraj, M. Daroonparvar, E. Hamzah, Mater. Design 53, 283 (2014)CrossRef H.R. Bakhsheshi-Rad, M.H. Idris, M.R. Abdul-Kadir, A. Ourdjini, M. Medraj, M. Daroonparvar, E. Hamzah, Mater. Design 53, 283 (2014)CrossRef
41.
42.
Zurück zum Zitat K. Hagihara, S. Shakudo, K. Fujii, T. Nakano, Mater. Sci. Eng. C 44, 285 (2014)CrossRef K. Hagihara, S. Shakudo, K. Fujii, T. Nakano, Mater. Sci. Eng. C 44, 285 (2014)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat N.T. Kirkland, M.P. Staiger, D. Nisbet, C.H.J. Davies, N. Birbilis, Jom 63, 28 (2011)CrossRef N.T. Kirkland, M.P. Staiger, D. Nisbet, C.H.J. Davies, N. Birbilis, Jom 63, 28 (2011)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat C. Blawert, W. Dietzel, E. Ghali, G. Song, Adv. Eng. Mater. 8, 511 (2006)CrossRef C. Blawert, W. Dietzel, E. Ghali, G. Song, Adv. Eng. Mater. 8, 511 (2006)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat M. Erinc, W.H. Sillekens, R.G.T.M. Mannens, R.J. Werkhoven, in Magnesium Technology 2009, ed. by E.A. Nyberg, S.R. Agnew, N.R. Neelameggham, M.O. Pekguleryuz. TMS 2009 Annual Meeting and Exhibition, San Francisco, 15-19 February 2009. Magnesium Committee of the Light Metals Division (TMS, Warrendale, 2009), pp. 209-214 M. Erinc, W.H. Sillekens, R.G.T.M. Mannens, R.J. Werkhoven, in Magnesium Technology 2009, ed. by E.A. Nyberg, S.R. Agnew, N.R. Neelameggham, M.O. Pekguleryuz. TMS 2009 Annual Meeting and Exhibition, San Francisco, 15-19 February 2009. Magnesium Committee of the Light Metals Division (TMS, Warrendale, 2009), pp. 209-214
Metadaten
Titel
Microstructural Characterization and Investigation on Corrosion Properties of Mg-Zn-RE-Ca Alloy as a Possible Biomedical Implant
verfasst von
Milad Johari
Seyed Hadi Tabaian
Shahaboddin Saeedi
Publikationsdatum
29.07.2021
Verlag
The Korean Institute of Metals and Materials
Erschienen in
Metals and Materials International / Ausgabe 6/2022
Print ISSN: 1598-9623
Elektronische ISSN: 2005-4149
DOI
https://doi.org/10.1007/s12540-021-01010-w

Weitere Artikel der Ausgabe 6/2022

Metals and Materials International 6/2022 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.