[發明專利]一種鎳鈦合金表面氧化鈦生物活性涂層的制備方法

無效

• 申請號: 200910011578.6
• 申請日: 2009-05-13
• 公開（公告）號: CN101555597A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 趙紅;林國強;關少軒;葛振東;齊民;楊大智
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C14/24;C25D11/26;C25D5/18
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于材料科學與工程技術領域，涉及一種鎳鈦形狀記憶合金(NiTi)表面氧化鈦生物活性涂層的制備方法，特別涉及一種用電弧離子鍍鈦與微弧氧化相結合的復合涂層技術在NiTi表面制備含鈣和磷的微孔二氧化鈦涂層的方法。

背景技術

鎳鈦形狀記憶合金廣泛應用于人體硬組織植入材料，然而將其植入到人體中存在著與骨結合強度低、生物活性差、愈合時間長等問題。對鎳鈦合金進行表面改性，使其表面形成具有良好生物活性、較高界面結合強度的改性涂層，是解決問題的有效途徑。鈣和磷是人體骨組織重要的無機成分，具有良好的生物相容性及骨引導性，富含鈣(Ca)，磷(P)的二氧化鈦(TiO₂)多孔涂層，可有效地提高植入材料生物活性，有利于骨組織較快愈合。

微弧氧化方法(MAO)是一種金屬表面微孔氧化物涂層制備方法，該方法可制備以基底金屬氧化物為主的多孔涂層并與基體形成高強度的冶金結合，但由于鎳鈦形狀記憶合金中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，不能直接應用微弧氧化工藝制備涂層。目前國內外尚無直接用微弧氧化法在鎳鈦合金表面制備含鈣和磷成分的二氧化鈦微孔涂層的報道。

電弧離子鍍技術是離化率最高的離子鍍形式，具有沉積速度快，工作溫度低，膜基結合力強，膜層均勻致密等優點，已成為工業應用最為廣泛的薄膜制備技術。

本發明采用電弧離子鍍與微弧氧化涂層制備技術相結合，首先采用電弧離子鍍技術在NiTi表面制備一層致密的Ti膜，然后再在此基礎上通過微弧氧化方法在鎳鈦表面制備含鈣和磷的TiO₂微孔涂層，以達到提高NiTi植入材料的生物活性和與骨的結合力的目的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提高NiTi材料表面的生物相容性。通過電弧離子鍍技術與微弧氧化技術相結合，提供一種在鎳鈦合金表面制備含鈣和磷、具有較高界面結合強度的TiO₂生物活性多孔涂層的方法。

本發明的技術構思是先應用電弧離子鍍技術在鎳鈦合金表面沉積一層致密的純鈦膜，以預先改變鎳鈦合金的表面性能，然后再應用微弧氧化技術處理表面的鈦膜最終獲得生物活性多孔的氧化鈦涂層。

本發明的技術解決方案是先將鎳鈦合金放入電弧離子鍍設備中進行電弧離子鍍鈦，然后取出工件再在微弧氧化的電解槽中進行微弧氧化處理。在電弧離子鍍鈦的鍍膜階段，選擇純鈦作陰極靶材，弧電流為60～120A，負偏壓為脈沖形式，幅值、頻率和占空比分別為100～800V、5～40kHz、5％～60％，鍍膜時間為5～60min；然后將鍍鈦后的鎳鈦合金取出并作為微弧氧化的陽極掛到電解液中，陰極為不銹鋼電解液槽或懸掛在電解液內的不銹鋼片，采用雙極性脈沖電源，正向脈沖電壓為300～650V、負向脈沖電壓為0～100V、脈沖頻率為200～800Hz、占空比為5～40％進行微弧氧化，工作液溫度為0～40℃，處理時間0～10min，微弧氧化采用的電解液由4～40g/L乙酸鈣((CH₃COO)₂Ca·H₂O)和3.5～40g/L磷酸二氫鈉(NaH₂PO₄·2H₂O)的水組成。

本發明的效果和益處是通過對鎳鈦合金進行電弧離子鍍鈦，然后再進行微弧氧化處理，解決了NiTi合金不是閥金屬，難于直接通過微弧氧化處理制備生物活性微孔涂層的問題，從而在NiTi合金表面制備出含鈣和磷的TiO₂微孔涂層，本發明方法制備的涂層可提高NiTi合金植入材料生物活性和涂層與基體的界面結合強度。

具體實施方式

以下結合技術方案詳細敘述本發明的具體實施方式。