[發(fā)明專(zhuān)利]醫(yī)用鎳鈦合金微弧氧化處理的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710072214.X
• 申請(qǐng)日: 2007-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101063221A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王福平;劉福;徐吉林;于德珍;辛鐵柱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C25D11/26
• 分類(lèi)號(hào): C25D11/26;A61L27/06;A61L31/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 單軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金微弧氧化處理的方法。

背景技術(shù)

鎳鈦(NiTi)合金因其具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性等優(yōu)異性能而廣泛應(yīng)用于牙科、骨科和心血管科等醫(yī)學(xué)各科臨床。但是醫(yī)用NiTi合金中Ni的含量高，Ni占合金原子百分比的50.5％～51.5％，研究表明醫(yī)用鎳鈦合金植入人體后，由于體液對(duì)植入體表面腐蝕造成Ni離子析出，由于Ni離子溶出，合金表面被腐蝕產(chǎn)生疏松反應(yīng)層，加劇了材料表面的磨損，而磨損產(chǎn)生的磨屑會(huì)嚴(yán)重影響植入體的生物安全性。眾所周知，鎳是生物毒性元素，Ni離子有潛在的致癌作用，因此NiTi合金在醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用和發(fā)展受到了質(zhì)疑。

微弧氧化是將Ti、Mg、Al等閥金屬或其合金置于電解質(zhì)水溶液中，利用電化學(xué)方法，在該材料的表面微孔中產(chǎn)生火花放電斑點(diǎn)，在熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)的共同作用下，原位生成陶瓷膜的方法。由于醫(yī)用NiTi合金中鎳的原子百分比接近50％，且Ni還不是閥金屬，所以迄今為止國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有關(guān)于醫(yī)用NiTi合金直接進(jìn)行微弧氧化處理的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決迄今為止國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有關(guān)于醫(yī)用NiTi合金直接進(jìn)行微弧氧化處理的問(wèn)題，而提供的一種醫(yī)用鎳鈦合金微弧氧化處理的方法。

醫(yī)用鎳鈦合金微弧氧化處理按以下步驟進(jìn)行：(一)醫(yī)用鎳鈦合金表面預(yù)處理；(二)將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的醫(yī)用鎳鈦合金放入工作液中，以NiTi合金為正極、工作槽為負(fù)極，并控制工作液溫度為10～40℃，在雙向脈沖電源、正脈沖電壓為200～600V、負(fù)脈沖電壓為0～300V、正負(fù)脈沖工作頻率為30～3000Hz的條件下處理5～60min；(三)NiTi合金蒸餾水沖洗3～4次后干燥，即得到表面經(jīng)微弧氧化處理的醫(yī)用鎳鈦合金；其中步驟(二)中所述工作液為酸性體系，每升酸性體系工作液包括2～10mL磷酸、1～10g二氧化鈦、10～100mL乙醇和1～10g氟鋯酸鉀；或者其中步驟(二)中所述工作液為堿性硅酸鈉體系，每升堿性硅酸鈉體系工作液由4～30g硅酸鈉、3～8g碳酸鈉、1～5g氫氧化鉀、2～8g鋁酸鈉、1～5mL雙氧水及余量的水組成；或者其中步驟(二)中所述工作液為堿性鋁酸鈉體系，每升堿性鋁酸鈉體系工作液包括6～20g鋁酸鈉、3～8g碳酸鈉、1～5g氫氧化鉀和1～5g硅酸鈉；或者其中步驟(二)中所述工作液為堿性磷酸鈉體系，每升堿性磷酸鈉體系工作液由5～35g磷酸鈉、2～5g鋁酸鈉、1～5mL雙氧水、1～5g硅酸鈉、1～10g二氧化鈦及余量的水組成。

本發(fā)明可在醫(yī)用鎳鈦合金表面直接進(jìn)行微弧氧化生成陶瓷層，陶瓷層與醫(yī)用鎳鈦合金的結(jié)合強(qiáng)度大于30MPa，不易剝離、脫落，生物安全性高；微弧氧化陶瓷層厚度均勻?yàn)?～20μm，具有耐腐蝕性和耐磨性；而且經(jīng)微弧氧化的醫(yī)用鎳鈦合金經(jīng)檢測(cè)其力學(xué)性能沒(méi)有降低。醫(yī)用鎳鈦合金在Hank’s模擬體液中進(jìn)行電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)微弧氧化處理后，腐蝕電壓提高了0.05～0.2V，而腐蝕電流降低了1～3個(gè)數(shù)量級(jí)。醫(yī)用鎳鈦合金直接與GCr15鋼球?qū)δサ哪Σ料禂?shù)為0.4～0.6，而本發(fā)明經(jīng)微弧氧化處理的醫(yī)用鎳鈦合金與GCr15鋼球?qū)δサ哪Σ料禂?shù)降為0.2～0.3。

本發(fā)明微弧氧化方法簡(jiǎn)單，不受醫(yī)用鎳鈦合金工件形狀的影響，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，并有效地抑制了鎳鈦合金中Ni離子的釋放，增強(qiáng)了生物安全性。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式醫(yī)用鎳鈦合金微弧氧化處理按以下步驟進(jìn)行：(一)醫(yī)用鎳鈦合金表面預(yù)處理；(二)將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的醫(yī)用鎳鈦合金放入工作液中，以NiTi合金為正極、工作槽為負(fù)極，并控制工作液溫度為10～40℃，在雙向脈沖電源、正脈沖電壓為200～600V、負(fù)脈沖電壓為0～300V、正負(fù)脈沖工作頻率為30～3000Hz的條件下處理5～60min；(三)NiTi合金蒸餾水沖洗3～4次后干燥，即得到表面經(jīng)微弧氧化處理的醫(yī)用鎳鈦合金；其中步驟(二)中所述工作液為酸性或堿性體系，每升酸性體系工作液包括2～10mL磷酸、1～10g二氧化鈦和10～100mL乙醇，堿性體系工作液為硅酸鈉、鋁酸鈉或磷酸鈉體系。