[發明專利]一種直接在醫用鎳鈦合金表面制備羥基磷灰石膜層的方法

無效

• 申請號: 201010144508.0
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN101775632A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 劉福;張艷鵬;王福平;辛鐵柱;于德珍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;C25D11/34
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種鎳鈦合金表面制備羥基磷灰石膜層的方法。

背景技術

鎳鈦（NiTi）形狀記憶合金由于具有形狀記憶特性、超彈性、低彈性模量和良好的耐腐蝕性等優異性能，作為生物醫用材料已在牙科、骨科、整復額面外科和胸外科中獲得了應用。但由于NiTi形狀記憶合金本身存在的問題和缺點，雖然在醫學臨床已經獲得應用，但是作為植入材料還無法滿足臨床需求。NiTi形狀記憶合金在臨床應用中存在著兩個方面的問題：(1)?NiTi形狀記憶合金中含有近50%(at)的Ni，長期植入過程中，由于腐蝕而引起具有潛在毒性的Ni離子溶出，從而引起人體的安全性問題；對于有些需要承受耐磨損的植入體如人工關節，由于磨損產生的碎屑會傷害人體，也同樣使NiTi形狀記憶合金的生物相容性降低。?(2)?NiTi形狀記憶合金是沒有生物活性的惰性材料，不能與骨直接結合。這種植入體必然使愈合時間延長，增加患者的痛苦。NiTi形狀記憶合金與骨的直接結合的應力傳遞是不連續的，在長期受沖擊、腐蝕、磨損后，植入體易于松動，造成手術的失敗。因此，如何通過表面改性克服NiTi形狀記憶合金存在上述的缺點，是醫學臨床的迫切需求。

羥基磷灰石是構成骨和牙齒的主要成分，具有優良的生物相容性和生物活性，是典型的生物活性材料。但其力學性能較差，只能用于不承受載荷的部位。通過表面改性方法在NiTi形狀記憶合金表面制備羥基磷灰石膜層，能充分發揮NiTi形狀記憶合金的優良力學性能和羥基磷灰石陶瓷材料的生物活性。目前，應用表面改性在醫用NiTi合金表面制備活性羥基磷灰石的方法主要有：等離子噴涂、化學處理后在模擬體液中進行仿生沉積、溶膠-凝膠方法等方法，應用上述方法雖然能在醫用NiTi合金表面制備均勻的羥基磷灰石膜層，但遺憾的是所制備的羥基磷灰石膜層與基體的結合強度不高，無法滿足醫學臨床需求。

微弧氧化是一種在金屬表面原位生長氧化物陶瓷膜的新技術，將微弧氧化技術用于醫用鈦及鈦合金表面的改性有許多優點，如所制備的陶瓷膜表面粗糙多孔，可以增加植入材料與生物體的接觸面積。另外，最突出的優點是所制備的陶瓷膜層與基體具有很高的結合強度。

因此，目前研究人員的目光又紛紛落在在具有更好醫用價值的鎳鈦合金上利用微弧氧化制備生物活性膜層，以解決現有NiTi合金無生物活性以及通過其他方法所制備的活性膜層結合強度不高的問題。與醫用純Ti及Ti-6Al-4V合金相比，NiTi合金比較難于微弧氧化，研究人員在對鎳鈦合金進行微弧氧化前，均對其進行預處理，如熱處理、電弧離子鍍設備進行鍍鈦等，在NiTi合金表面形成鈦或者氧化鈦層，再進行微弧氧化處理。這種方法雖然能夠在NiTi合金表面制備氧化膜層以及生物活性膜層，但是與微弧氧化方法有著本質的不同，膜層與基體之間將不是冶金結合，很難充分發揮微弧氧化方法的優點：膜層與基體具有很高的結合強度。同時，由于預處理工藝的存在，使得工藝復雜化，生產成本較高。

通過熱處理在NiTi合金表面制備TiO₂膜層，然后通過大電流擊穿制備活性羥基磷灰石膜層，這種方法會在膜層表面產生大量裂紋，進一步降低膜層與基體的結合強度。即使活性羥基磷灰石膜層與基體有很高的結合強度，仍然缺乏長期穩定性。通過電弧離子鍍設備進行鍍鈦，然后進行微弧氧化，很明顯用這種方法鈦與NiTi合金不是冶金結合，通過后續的微弧氧化方法所制備的膜層與NiTi合金基體的結合強度會明顯低于直接通過微弧氧化在NiTi合金表面制備的膜層與基體的結合強度。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有鎳鈦合金表面微弧氧化制備生物活性膜層的方法中需對鎳鈦合金進行預處理，工藝復雜、成本高，以及得到的膜層與基體結合強度低的問題。本發明提供了一種直接在醫用鎳鈦合金表面制備羥基磷灰石膜層的方法。