Abstract Magnesium alloys are very biocompatiable and show promise for use in orthopaedic implant. Significant progress of research on bioabsorbable magnesium stents and orthopaedic bones has been achieved in recent years. The issues on degradation, hydrogen evolution, and corrosion fatigue and erosion corrosion of magnesium alloys and various influencing factors in simulated body fluid (SBF) are discussed. The research progress on magnesium and its alloys as biomaterials and miscellaneous approaches to enhancement in corrosion resistance is reviewed. Finally the challenges and strategy for their application as orthopaedic biomaterials are also proposed.

Recent studies indicate that there is a high demand to design magnesium alloys with adjustable corrosion rates and suitable mechanical properties. An approach to this challenge might be the application of metal matrix composite (MMC) based on magnesium alloys. In this study, a MMC made of magnesium alloy AZ91D as a matrix and hydroxyapatite (HA) particles as reinforcements have been investigated in vitro for mechanical, corrosive and cytocompatible properties. The mechanical properties of the MMC-HA were adjustable by the choice of HA particle size and distribution. Corrosion tests revealed that HA particles stabilised the corrosion rate and exhibited more uniform corrosion attack in artificial sea water and cell solutions. The phase identification showed that all samples contained hcp-Mg, Mg17Al12, and HA before and after immersion. After immersion in artificial sea water CaCO3 was found on MMC-HA surfaces, while no formation of CaCO3 was found after immersion in cell solutions with and without proteins. Co-cultivation of MMC-HA with human bone derived cells (HBDC), cells of an osteoblasts lineage (MG-63) and cells of a macrophage lineage (RAW264.7) revealed that RAW264.7, MG-63 and HBDC adhere, proliferate and survive on the corroding surfaces of MMC-HA. In summary, biodegradable MMC-HA are cytocompatible biomaterials with adjustable mechanical and corrosive properties.

Magnesium alloys have attracted increasing interest in the past years due to their potential as implant materials. This interest is based on the fact that magnesium and its alloys are degradable during their time of service in the human body. Moreover magnesium alloys offer a property profile that is very close or even similar to that of human bone. The chemical composition triggers the resulting microstructure and features of degradation. In addition, the entire manufacturing route has an influence on the morphology of the microstructure after processing. Therefore the composition and the manufacturing route have to be chosen carefully with regard to the requirements of an application. This paper discusses the influence of composition and heat treatments on the microstructure, mechanical properties and corrosion behaviour of cast Mg-Gd alloys. Recommendations are given for the design of future degradable magnesium based implant materials.

Abstract This paper reviews various aspects of anodizing of magnesium alloys, such as the basics, processes, properties and applications. It systematically summarises the existing fundamental studies and technical developments of anodizing of magnesium alloys, and concludes that new anodizing processes based on electrolytic plasma anodizing that convert the surface of a magnesium alloy into a hard ceramic coating in an electrolytic bath using high energy electric discharges can offer improved wear and corrosion resistance. These new anodized coatings are often claimed to perform better than the traditional ones obtained through older anodizing processes, such as DOW17 or HAE. The new anodizing techniques are chromate free and hence environment friendly. It is expected that more cost‐effective, environment‐friendly and non‐toxic anodizing techniques will be developed and applied to magnesium alloy components in the future.

This review provided some recent progress of the research on corrosion mechanisms of magnesium and its alloys and a basis for follow-on research. Galvanic corrosion, pitting corrosion, intergranular corrosion (IGC), filiform corrosion, crevice corrosion, stress corrosion cracking (SCC), and corrosion fatigue (CF) were discussed. The influence of metallurgical factors such as alloying elements, microstructure and secondary phases, processing factors such as heat treatment and weld, and environmental factors including temperature, relative humidity, solution pH values and concentration on corrosion were discussed. In particular, a mechanism of pitting corrosion caused by AIMn particles was proposed. The corrosion properties of AZ91D weld material were investigated.

In-situ growth of layered double hydroxide (LDH) has been considered a feasible method to further improve the corrosion protection of PEO coated Mg alloys, but the process is basically carried out in an autoclave. In this study, LDH was in-situ synthesized on PEO treated AM50 Mg by hydrothermal treatment at ambient pressure in the presence of chelating agents. Results indicated that the synergistic effect of sulfosalicylic acid (SSA) and ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium salt (EDTA) chelating agents is appropriate for Mg-Al LDH formation due to the sufficient quantity of highly stable Mg and Al complexes in the treatment bath. An appropriate hydrothermal treatment time was also revealed in this work, which can efficiently seal the pores and defects of PEO coating with a uniform LDH film. As a result, the corrosion protection of the coating was improved dramatically. The prolonged hydrothermal treatment is detrimental to the integrity of PEO layers. The influence of chelating agents on the LDH formation processes is supported by thermodynamic calculation of the equilibrium composition, and the formation mechanism of LDH film is discussed in depth.

In this study, two classes of surface pre-treatment methods, namely three blast-cleaning methods with different abrasive materials (for initial preparation) and three mechanical methods (for repair applications) were applied to study their effects on surface morphology, composition, and corrosion of AA6082 substrates in artificial seawater. Coating adhesion and coating corrosion protection ability were investigated by applying a single-layer epoxy coating (250 μm dry film thickness) onto the substrates. The mechanical methods delivered cleaner surfaces with more regular surface morphologies, whereas the blast-cleaning methods revealed less clean surfaces and more irregular surface morphologies. The latter methods promoted the detrimental embedment of abrasive particles into the substrates. The corrosion performance of the pre-treated substrates was worse after blast-cleaning compared to mechanical treatments. However, all methods met the adhesion requirements for offshore applications. Regarding coating degradation, only the filiform corrosion test delivered meaningful results, whereas the duration of the cyclic corrosion test (3000 h) was too short to distinguish between the different methods because of neglectable degradation. Mechanical interlocking and isotropic surface morphologies are found to be more important for coating performance than a cleaner surface, and the remains of blasting material were neglectable too.