[發明專利]一種直接在鎂合金表面制備Ca/P生物醫用陶瓷膜的方法

有效

• 申請號: 201110006777.5
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102586837A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 常立民;劉偉;徐丹丹
• 申請（專利權）人: 吉林師范大學
• 主分類號: C25D11/30
• 分類號: C25D11/30
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 欒淑華

技術領域：本發明涉及一種鎂合金表面處理方法，具體地說是利用微弧氧化技術直接在鎂合金表面制備生物醫用陶瓷膜的處理方法。

背景技術：鎂及鎂合金基生物材料是最有可能成為下一代金屬基人體植入材料。鎂及鎂合金作為硬組織植入材料，有很多優于其他金屬生物材料的性能。例如，(1)?鎂資源豐富，價格低廉；(2)?鎂合金的密度(1.74g/cm³)與人骨的密度(1.75g/cm³)極為相近，比鋁輕25%左右，遠低于Ti₆Al₄V的密度(4.47g/cm³)；(3)?鎂合金有很高的的比強度和比剛度，且加工性能良好，純鎂的比強度133GPa/(g/cm³)，而超高強度鎂合金的比強度480GPa/(g/cm³)比Ti₆Al₄V的260GPa/(g/cm³)還高近一倍；(4)?當將金屬材料植入人體時，因兩種材料彈性模量不匹配產生的應力遮擋效應是影響骨生長的負面因素之一，應用鎂合金可有效地緩解這種應力遮擋效應?；(5)?鎂是人體內僅次于鉀的細胞內正離子，它參與細胞內一系列的新陳代謝活動，包括骨細胞的形成，加速骨細胞愈合能力等。鎂還與神經、肌肉及心臟功能關系密切。用鎂及鎂合金作硬組織植入材料，不但不用考慮微量金屬離子對細胞的毒性，而且植入材料中的鎂離子對人體的微量釋放還是有益的。由此可見鎂合金在醫學上的應用優于其他金屬材料。

但鎂合金耐蝕性差，使鎂及鎂合金作為生物醫用材料的應用潛力和其現實性之間存在很大的差距，極大地限制了其在生物醫學方面的應用，而人體的生理環境又是對植入材料要求苛刻的腐蝕環境，因此，為了更好地發揮鎂合金的優越性能，使其得到更加廣泛的應用，必須對其表面進行處理。目前，對鎂合金表面處理的主要方法有：化學轉化、激光表面改性、物理氣相沉積，電化學表面改性等。這些方法雖然可以有效克服鎂合金耐蝕、耐磨性差的缺點，但考慮到最終表面處理過的鎂合金作為植入材料，除了具有良好的耐蝕、耐磨性外，還必須保證涂層的無毒性，所以上述方法多不可行。根據有關資料報道采用傳統高溫涂覆技術可在鈦鎳合金表面制備含Ca/P的生物陶瓷膜，但易引起基體相變和脆裂，而且難以在形狀復雜的合金基體表面制備的缺陷，仍存在膜層與基體結合強度低的問題。

近年來在陽極氧化技術基礎上發展起來的微弧氧化技術可用于鎂合金表面改性。但已有的關于鎂合金表面微弧氧化陶瓷膜的制備技術主要還是應用于工業生產，例如上海金屬腐蝕與防護技術有限公司申請的中國專利號02111521.4的“鎂合金表面復合陶瓷質膜和生成方法”就是利用微弧氧化技術對鎂合金表面進行改性，他們利用含有硅酸乙脂、氟硅酸鋁、氟硅酸鈉或者氟硅酸鉀等物質的電解液在鎂合金表面生成了含有硅和氟的陶瓷層，有效地提高了鎂合金的耐蝕性和耐磨性，但此復合膜層中含有的氟和硅是對人體有害的物質，根本不能作為生物陶瓷膜使用。

發明內容：本發明的任務是提供一種直接在鎂合金表面制備Ca/P生物醫用陶瓷膜的方法。目的在于解決現有鎂合金表面處理膜層中含有毒有害物質，以及傳統高溫涂覆技術制備含Ca/P的生物陶瓷膜易引起基體相變和脆裂，難以在形狀復雜的合金基體表面制備，和膜層與基體結合強度低的問題。

本發明的直接在鎂合金表面制備Ca/P生物醫用陶瓷膜的方法是由前處理、微弧氧化工藝步驟組成。其中所述微弧氧化是以去離子水為溶劑，偏鋁酸鈉10~30g/L、氫氧化鉀1~5g/L、磷酸氫二鈉或次亞磷酸鈉或六偏磷酸鈉的一種1~5g/L、EDTA-Ca?1~10g/L組成電解液，并在正向脈沖電流密度為15~45mA/cm²，正向工作比為15~45%，負向脈沖電流密度為5~15mA/cm²，負向工作比為15~45%，脈沖頻率為60~200Hz的恒電流模式下進行。

所述微弧氧化時間為5~20min。

所述恒電流模式下進行微弧氧化，即在微弧氧化過程中電流由小變大，至調整值時恒定不變。