[發明專利]一種鈦合金表面制備生物活性涂層的方法

無效

• 申請號: 200910138585.2
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101560685A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 楊森;王明潤;王三軍;王曉龍;孫彩玲
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 呼和浩特北方科力專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域：

本發明屬于在鈦合金表面制備生物活性涂層的方法，具體涉及一種使用微 弧氧化技術在鈦合金表面制備富含Ca和P的生物活性涂層，并通過堿熱處理工 藝進一步提高微弧氧化膜的生物活性，制備出的涂層可在模擬體液中快速生長 出羥基磷灰石涂層。

背景技術：

鈦及鈦合金由于具有密度低、彈性模量低等優異的機械性能、優良的生物 相容性、較高的耐腐蝕抗力以及與生物體良好的結合性等，是目前最具有吸引 力的金屬生物材料。但由于鈦及其合金成分與人體組織截然不同，作為硬組織 植入物時，它們與骨之間是一種機械嵌連的骨整合，而非化學骨性結合，導致 植入材料與骨組織之間結合較差，常引起植入失效。

生物陶瓷羥基磷灰石(簡稱HA，化學式Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)的化學成分與生 物骨組織中的磷酸鈣無機物相似，能與骨組織形成強的化學連接，組織細胞易 于在其表面生長，且安全、無毒，被認為是目前生物相容性最好的生物陶瓷之 一，是理想的人體骨骼替代材料。但由于純的HA材料力學性能較差，脆性大， 強度低，大大限制了它作為植入體的使用。

為了提高鈦合金的生物活性，研究者采用溶膠-凝膠、化學處理和等離子噴 涂等多種方法來制備生物活性涂層，該活性涂層能誘導HA沉積，從而得到金屬 基體復合生物材料，使其兼備金屬的強度、韌性和羥基磷灰石(HA)的表面活 性及生物相容性。等離子噴涂制備HA已經被應用于臨床，但是由于等離子噴涂 要在高溫條件下進行，HA易發生分解，出現不希望得到的相，對于形狀復雜的 工件不容易得到均一的涂層。同時所有的傳統表面處理方法，都存在著涂層與 基體結合強度低的問題！

微弧氧化法制備的涂層與基底之間無界面、結合強度高，但是生物活性稍 差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有工藝方法的不足，提出一種在鈦合金表面制備 生物活性涂層的方法，該方法在鈦合金表面制備一種耐磨、耐腐蝕、與基體結 合強度高、生物相溶性好的用于人體植入的生物活性涂層。

本發明為達到上述效果，具體的技術方案如下：一種鈦合金表面制備生物 活性涂層的方法，包括有如下步驟：以鈦合金為基體，分別依次將鈦合金放入 微弧氧化電解液中進行微弧氧化，并將微弧氧化處理后的鈦合金進行堿熱處理， 即得到在表面附有生物活性涂層的鈦合金；

其中：

(1)微弧氧化工序：

以鈦合金作為陽極，不銹鋼容器作陰極，對鈦合金進行微弧氧化處理；

(2)堿熱處理工序：

將微弧氧化處理后的鈦合金在50-100℃?5-10mol/L的NaOH或KOH溶液 中，保溫12-24小時，再在400℃-800℃熱處理爐中保溫1-2小時，冷卻至室溫， 即得到在表面附有生物活性涂層的鈦合金。

在所述步驟(1)微弧氧化工序中，微弧氧化電解液的配制：

取乙酸鈣5-100g/L，氯化鈣5-30g/L，硝酸鈣2-30g/L

的任一種或任兩種或三種，

取多聚磷酸鈉10-15g/L，磷酸氫二鈉7-20g/L的任一種或兩種，

取硅酸鈉2-12g/L，

使用去離子水配制上述溶液，其中鈣磷比為1-20∶1。在所述步驟(1)微弧 氧化工序中：陽極電壓為150-550V，陰極電壓為50-200V，處理時間為5-20min， 處理頻率為100-600Hz，電解液溫度控制在20-40℃。

本發明的優點：本發明采取了取長補短的做法，通過微弧氧化直接在鈦合 金表面制備與基體結合強度高的膜層，然后經堿熱處理提高微弧氧化膜的生物 活性，這樣的涂層較好的解決了結合強度、耐磨性、耐腐性和生物活性等問題。 與現有生物活性涂層的方法相比較，本發明方法簡便，便于工業化實施，由本 發明方法制備的生物活性涂層有益效果如下：本發明制備的膜層與基體結合強 度高，不易脫落。本發明制備的膜層具有較高的耐磨性和良好的耐腐蝕性。本 發明制備的膜層為粗糙多孔的形貌，擴大了細胞的接觸面積，有利于骨組織向 植入體生長，提高了結合強度，避免了植入后松動現象的發生。本發明制備的 膜層能在短期內誘導羥基磷灰石晶核形成，大大提高了鈦合金的生物活性，具 有廣闊的應用前景。

以下結合具體實施方式對本發明作進一步說明。