[發明專利]聚吡咯磷酸鈣/氧化鎂生物陶瓷涂層及其制備方法

無效

• 申請號: 201110288767.5
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102304746A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 曲立杰;李慕勤;馬臣;王晶彥;莊明輝;王晶
• 申請（專利權）人: 佳木斯大學
• 主分類號: C25D11/30
• 分類號: C25D11/30;C25D9/04
• 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

本發明涉及鎂合金表面陶瓷涂層及其制備方法。

背景技術

目前臨床應用骨固定材料，如廣泛應用于骨板、骨釘的生物醫用材料主要是鈦及鈦合金、不銹鋼等，但是由于其較差的生物降解性能而導致其機械性能與人骨組織不相匹配，會產生應力遮擋效應而需要進行二次手術來取出未降解的種植體。鎂及鎂合金密度和楊氏模量與人體骨接近，具有良好的力學性能及生物降解性。但是，由于其具有很高的腐蝕速率限制了鎂及其鎂合金的臨床應用。近年來，多種表面處理技術如堿熱處理、涂層轉換技術、氧化涂層技術、微弧氧化及電沉積等技術的出現，使得作為骨固定材料的鎂及鎂合金得到了廣泛的研究。在生物涂層制備過程中，主要存在以下兩大問題：

1)高溫沉積生物活性元素，易導致羥基磷灰石(HA)分解、非晶化、易溶解、結合強度低，涂層出現裂紋，涂層內應力過高等問題。

2)低溫沉積時存在著界面結合強度較低；涂層厚度過薄等問題。

因此需要發展新的生物材料表面處理技術，微弧氧化技術因其屬于綠色環保型表面改性技術的特點，最重要的是通過其放電擊穿效應及在有色金屬表面原位高溫燒結作用，可在基體金屬表面形成底層致密表面多孔的生物涂層。該技術的出現使得作為骨固定材料的鎂及鎂合金在種植初期具有較慢的腐蝕速率，能夠為骨組織提供良好的機械性能。但是，在骨愈合的后期，表面處理的鎂及其鎂合金的降解速率過快。

發明內容

本發明要解決作為骨固定材料的表面處理鎂及鎂合金在骨愈合的后期降解速率過快的技術問題，而提供聚吡咯磷酸鈣/氧化鎂生物陶瓷涂層及其制備方法。

聚吡咯磷酸鈣/氧化鎂生物陶瓷涂層是Mg-Zn-Zr-Ca合金依次經砂紙打磨、微弧氧化及電化學沉積處理制成的，微弧氧化處理所用微弧氧化電解液是CaH₂PO₄和NaOH按照1∶1～4的摩爾比配置的，微弧氧化電解液中CaH₂PO₄的濃度0.05～0.08mol/L，微弧氧化電解液的溶劑是蒸餾水；電化學沉積處理所用電解液由Ca(NO₃)₂、NH₄H₂PO₄、吡咯和蒸餾水組成，電解液中Ca(NO₃)₂的濃度為0.042～0.21mol/L，NH₄H₂PO₄的濃度為0.025～0.125mol/L，吡咯的濃度為0.01～0.05mol/L。

聚吡咯磷酸鈣/氧化鎂生物陶瓷涂層的制備方法是按下述步驟進行的：

步驟一、以Mg-Zn-Zr-Ca合金為基材，依次用500目、800目、1000目和1200目砂紙打磨，然后依次用丙酮、無水乙醇及蒸餾水在超聲波環境下清洗；

步驟二、將CaH₂PO₄和NaOH按照1∶1～4的摩爾比配置微弧氧化電解液，微弧氧化電解液中CaH₂PO₄的濃度0.05～0.08mol/L，微弧氧化電解液的溶劑是蒸餾水；

步驟三、將步驟一處理的基材放入步驟二配制的微弧氧化電解液中，然后在占空比為10％～30％、電極間距為40mm、電壓為200V～450V及電解液溫度20～40℃條件下進行微弧氧化處理2min～10min；

步驟四、將經步驟三處理的基材放入到電解液中，然后在脈沖電流密度為10～40mA/cm²，占空比為50％～80％，電極間距為10mm及電解液溫度為40℃條件下進行電化學沉積10～60min；即得到聚吡咯磷酸鈣/氧化鎂生物陶瓷涂層；步驟四所述電解液由Ca(NO₃)₂、NH₄H₂PO₄、吡咯和蒸餾水組成，電解液中Ca(NO₃)₂的濃度為0.042～0.21mol/L，NH₄H₂PO₄的濃度為0.025～0.125mol/L，吡咯的濃度為0.01～0.05mol/L。

本發明方法步驟三還可以在超聲波輔助下進行微弧氧化處理，超聲波的工作頻率為40KHz，超聲波的功率為400～800W。