[發明專利]一種在NiTi合金表面制備富含Ca和P多孔二氧化鈦氧化膜層的方法

無效

• 申請號: 201110421178.X
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102492976A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 劉福;王海瑞;宋英;王福平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 金永煥

技術領域

本發明涉及一種NiTi合金表面改性方法。

背景技術

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。當植入材料植入人體以后，會與人體之間相互作用產生復雜的生物、物理和化學反應。對生物醫用材料與生物體相互作用的大量研究表明：生物材料表面的成分、結構、表面形貌、表面的能量狀態、物理及力學特性都會影響材料與生物體之間的相互作用。通過表面改性來控制和改善生物材料的表面性質已成為生物材料最活躍的研究領域之一。已有的研究結果表明，在金屬醫用材料表面制備粗糙多孔的陶瓷膜，因此可以增加植入材料與生物體的接觸面積，使成骨細胞附著和增殖能力增強，促進骨組織的愈合。

在專利《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》(申請號為：201010144508.0)中已公開在NiTi合金表面制備富含Ca和P的三氧化二鋁膜層，該專利的的原理在含鈣磷的鋁酸鹽電解液中對NiTi合金進行微弧氧化處理，制備含有較高濃度的Ca和P的三氧化二鋁陶瓷膜層，然后對膜層進行水熱處理，在NiTi合金表面制備羥基磷灰石膜層，該專利成功實現在NiTi合金的表面制備富含Ca和P的三氧化二鋁膜層，使醫用NiTi合金具備了生物活性，促進醫用NiTi合金植入材料與骨組織的結合；但是氧化鋁材料本身生物活性不強，且氧化鋁材料的生物相容性不佳，而且Al離子的釋放容易引起周圍骨組織骨質疏松，因此作為長期性的植入材料還存在一定的爭議；因此現有在NiTi合金表面制備富含Ca和P的膜層存在生物活性低、生物相容性差得問題。

發明內容

本發明要解決現有在NiTi合金表面制備富含Ca和P的膜層存在生物活性低、生物相容性差得問題，而提供一種在NiTi合金表面制備富含Ca和P多孔二氧化鈦氧化膜層的方法。

一種在NiTi合金表面制備富含Ca和P多孔二氧化鈦氧化膜層的方法，具體是按以下步驟完成的：一、制備電解液：將磷酸、二氧化鈦溶膠和鈣鹽依次加入到乙二醇中，攪拌均勻后靜止放置20min～40min，即得到電解液；二、微弧氧化：在步驟一中的電解液中以NiTi合金為正極、不銹鋼為負極，在電流密度為1A/dm²～20A/dm²、電壓120V～280V、溫度為0℃～10℃條件下進行微弧氧化，微弧氧化時間為2min～10min，即完成在NiTi合金表面制備富含Ca和P多孔二氧化鈦氧化膜層；步驟一中所述的磷酸與乙二醇的質量比為1∶(1～1.5)；步驟一中所述的磷酸與二氧化鈦溶膠的質量比為1∶(0.3～0.5)；步驟一中所述的磷酸與鈣鹽中Ca²⁺的摩爾比為1∶(0.015～0.025)。

本發明優點：一、本發明直接通過微弧氧化技術在NiTi合金表面制備氧化鈦膜層，無需預制備鈦金屬膜就可實現；二、本發明實現在NiTi合金表面制備氧化鈦膜層，提高了膜層的生物相容性，另外膜層具有多孔結構，有利于骨細胞的攀附生長，而且通過Ca和P成分引入，增強膜層的生物相容性和生物活性；三、本發明處理后的NiTi合金植入人體后，NiTi合金植入材料可以與人骨直接形成骨性結合，縮短手術愈合時間，減輕患者痛苦，擴大了醫用NiTi合金的應用范圍。

附圖說明

圖1是試驗一在NiTi合金表面制備的富含Ca和P多孔二氧化鈦氧化膜層5000的掃描電子顯微圖；圖2是試驗一在NiTi合金表面制備的富含Ca和P多孔二氧化鈦氧化膜層的能譜圖；圖3是試驗一在NiTi合金表面制備的富含Ca和P多孔二氧化鈦氧化膜層的X-射線衍射譜圖，圖中的◆表示CaHPO₄，圖中的■NiTi。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式是一種在NiTi合金表面制備富含Ca和P多孔二氧化鈦氧化膜層的方法，具體是按以下步驟完成的：

一、制備電解液：將磷酸、二氧化鈦溶膠和鈣鹽依次加入到乙二醇中，攪拌均勻后靜止放置20min～40min，即得到電解液；二、微弧氧化：在步驟一中的電解液中以NiTi合金為正極、不銹鋼為負極，在電流密度為1A/dm²～20A/dm²、電壓120V～280V、溫度為0℃～10℃條件下進行微弧氧化，微弧氧化時間為2min～10min，即完成在NiTi合金表面制備富含Ca和P多孔二氧化鈦氧化膜層。