鎳鈦合金表面羥基磷灰石/二氧化鈦複合塗層的製備方法
2023-06-10 11:45:51 2
專利名稱：鎳鈦合金表面羥基磷灰石/二氧化鈦複合塗層的製備方法
技術領域：
本發明屬於材料科學與工程技術領域，涉及一種鎳鈦合金表面生物活性塗 層的製備方法，特別涉及一種通過熱處理與微弧氧化相結合的方法在鎳鈦合金 表面製備羥基磷灰石/二氧化鈦複合塗層的方法。
背景技術：
鎳鈦形狀記憶合金(NiTi)由於具有形狀記憶效應和超彈性而廣泛應用於人 體硬組織植入物，但是鎳鈦合金骨植入材料沒有生物活性，不能與人體骨形成 骨性結合，易導致植入物功能喪失，使植入失敗。羥基磷灰石(HA)是人體骨 組織主要的無機成分，具有良好的生物相容性及骨引導性，在鎳鈦合金表面制 備含HA的塗層對於改善其植入物骨形成能力具有較大作用。但是HA的脆性大、 韌性低、強度差，且與鈦合金的熱膨脹係數差值大，因此金屬表面的純HA成 分的塗層在體內強度低，塗層結合力弱，易於脫落。本發明為了克服單純羥基 磷灰石塗層的缺陷，在鈦合金表面製備含HA和二氧化鈦的微孔複合塗層，將 羥基磷灰石的生物活性作用、微孔結構促進骨細胞黏附和生物代謝物的吸收作 用、二氧化鈦提高塗層與鎳鈦合金的界面結合力作用溶於一體，在鎳鈦合金表 面製備出羥基磷灰石/二氧化鈦微孔複合塗層。
微弧氧化方法(MAO)是一種金屬表面微孔氧化物塗層製備方法，該方法 可製備以基底金屬氧化物為主的多孔塗層並與基體形成高強度的冶金結合，但
3由於鎳鈦合金中Ni和Ti的原子比例接近50。/。， Ni不是閥金屬，其氧化膜性質 不穩定，不能在NiTi合金表面直接應用微弧氧化工藝製備塗層。目前國內外尚 無用微弧氧化法在鎳鈦合金表面製備羥基磷灰石/二氧化鈦微孔塗層的報導，本 發明通過對鎳鈦合金預先進行熱處理，然後再採用微弧氧化法在鎳鈦合金上成 功製備出羥基磷灰石/二氧化鈦微孔複合塗層。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提高鎳鈦合金表面的生物活性，改善其植入物 與人體組織的生物相容性。提供一種在鎳鈦合金表面結合熱處理與微弧氧化技 術製備羥基磷灰石/二氧化鈦微孔複合塗層的方法。
本發明技術方案是將鎳鈦合金清洗後在電爐中熱處理，加熱溫度為400 650°C，保溫時間0.5 2h，隨爐冷卻，然後將經過熱處理後的鎳鈦合金作為陽 極掛到電解液中，陰極為不鏽鋼電解液槽或懸掛在電解液內的不鏽鋼片，採用 雙極性脈衝電源，正向脈衝電壓為300 650V、負向脈衝電壓為0 100V、脈 衝頻率為200 800Hz、佔空比為8% 30%進行微弧氧化，工作液溫度為0 40°C，處理時間0 10min，微弧氧化採用的電解液為(CH3COO)2Ca.H20和 NaH2P04'2H20的水溶液，成分配比為Ca 0.025-0.2mol/L，含P 0.025-0.2mol/L。
本發明的效果和益處是通過對鎳鈦合金進行預氧化熱處理形成一層緻密的 氧化鈦塗層，然後再進行微弧氧化，解決了鎳鈦合金不是閥金屬，難於直接進 行微弧氧化處理的問題，在鎳鈦合金表面製備出羥基磷灰石/二氧化鈦微孔複合 塗層，本發明方法製備的塗層可有效改善塗層的生物活性，並提高塗層的強度 及塗層與基體的界面結合強度。
具體實施例方式
以下結合技術方案詳細敘述本發明的具體實施方式
。實施例1:
將鎳鈦合金工件放到電爐中進行熱處理，熱處理溫度在400°C，保溫時間
2h，隨爐冷卻，然後將熱處理後的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中，陰極為不 鏽鋼電解液槽，採用雙極性脈衝電源，正向脈衝電壓為550V、負向脈衝電壓為 50V、脈衝頻率為500Hz、佔空比為20%進行微弧氧化，工作液溫度為l(TC， 處理時間lmin，微弧氧化採用的電解液成分為(CH3COO)2Ca.H20和 NaH2P04'2H20的水溶液，成分配比為Ca O.lmol/L, P 0.1 mol/L。
本實施方式可在鎳鈦合金表面形成含Ca、 P的二氧化鈦微孔塗層，塗層與 鎳鈦合金結合強度大於30MPa，不易剝離、脫落，具有良好的生物活性。
實施例2:
將鎳鈦合金工件放到電爐中進行熱處理，熱處理溫度在550°C，保溫時 間lh，隨爐冷卻，然後將熱處理後的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中，陰極 為不鏽鋼電解液槽，採用雙極性脈衝電源，正向脈衝電壓為500V、負向脈 衝電壓為50V、脈衝頻率為500Hz、佔空比為15%進行微弧氧化，工作液溫 度為l(TC，處理時間3min，微弧氧化採用的電解液成分為(CH3COO)2Ca.H20 和NaH2P04.2H20的水溶液，成分配比為Ca O.lmol/L, P 0.1 mol/L。
本實施方式可在鎳鈦合金表面形成羥基磷灰石/二氧化鈦微孔複合塗層， 塗層與鎳鈦合金結合強度大於30MPa，不易剝離、脫落，具有良好的生物活 性，促進新骨生長。
實施例3:
將鎳鈦合金工件放到電爐中進行熱處理，熱處理溫度在650'C，保溫時 間0.5h，隨爐冷卻，然後將熱處理後的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中，陰極為不鏽鋼電解液槽，採用雙極性脈衝電源，正向脈衝電壓為450V、負向 脈衝電壓為50V、脈衝頻率為500Hz、佔空比為10%進行微弧氧化，工作液 溫度為10°C ，處理時間5min ，微弧氧化採用的電解液成分為 (CH3COO)2Ca'H20和NaH2P04'2H20的水溶液，成分配比為Ca 0. lmol/L， P 0.1 mol/L o
本實施方式可在鎳鈦合金表面形成羥基磷灰石/二氧化鈦微孔複合塗層， 塗層與鎳鈦合金結合強度大於30MPa，不易剝離、脫落，具有良好的生物活 性，促進新骨生長。
權利要求
1.一種鎳鈦合金表面羥基磷灰石/二氧化鈦複合塗層的製備方法，其特徵在於將鎳鈦合金在電爐中熱處理，加熱溫度為400～650℃，保溫時間0.5～2h，隨爐冷卻，然後將經過熱處理後的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中，陰極為不鏽鋼電解液槽或懸掛在電解液內的不鏽鋼片，採用雙極性脈衝電源，正向脈衝電壓為300～650V、負向脈衝電壓為0～100V、脈衝頻率為200～800Hz、佔空比為8％～30％進行微弧氧化，工作液溫度為0～40℃，處理時間0～10min，微弧氧化採用的電解液為(CH3COO)2Ca·H2O和NaH2PO4·2H2O的水溶液，成分配比為Ca 0.025～0.2mol/L，含P 0.025～0.2mol/L。
全文摘要
鎳鈦合金表面羥基磷灰石/二氧化鈦複合塗層的製備方法，涉及一種在鎳鈦合金表面製備羥基磷灰石/二氧化鈦微孔複合塗層的方法。其特徵在於將鎳鈦合金在電爐中熱處理，加熱溫度為400～650℃，保溫時間0.5～2h，隨爐冷卻，然後將熱處理後的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中進行微弧氧化，陰極為不鏽鋼電解液槽或懸掛在電解液內的不鏽鋼片，採用雙極性脈衝電源，正向脈衝電壓為300～650V、負向脈衝電壓為0～100V、脈衝頻率為200～800Hz、佔空比為8％～30％，電解液溫度為0～40℃，處理時間0～10min，電解液成分為(CH3COO)2Ca·H2O和NaH2PO4·2H2O的水溶液，成分配比為Ca0.025-0.2mol/L，含P0.025-0.2mol/L。本發明所製備的塗層有效改善鎳鈦合金的生物活性和塗層強度，適合在人體硬組織植入物及管腔支架領域中應用。
文檔編號C25D5/00GK101555616SQ200910011580
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月13日 優先權日2009年5月13日
發明者關少軒, 楊大智, 翠 田, 葛振東, 紅 趙, 民 齊 申請人:大連理工大學