[發明專利]醫用鈦金屬表面制備羥基磷灰石及多孔二氧化鈦復合涂層的方法

無效

• 申請號: 201210002123.X
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102560595A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 魏大慶;成夙;周玉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;A61L27/32;A61L27/06
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技術領域

本發明屬于金屬表面改性技術領域，具體涉及一種醫用鈦金屬表面制備羥基磷灰石及多孔二氧化鈦復合涂層的方法。

背景技術

醫用鈦金屬作為重要的生物醫用材料，具有高機械強度、高韌性和優良的抗疲勞性能，廣泛應用于人體的關節、牙、骨等硬組織的替換。然而，將其植入到人體中普遍存在生物活性差，結合強度低、愈合時間長等問題。為了提高醫用鈦金屬的生物活性，促進其與人體骨組織的結合，近年來對醫用鈦金屬表面改性處理，制備具有生物活性的鈦表面涂層成為研究熱點。羥基磷灰石具有優良的生物相容性，并可作為一種骨骼或牙齒的誘導因子，誘導骨生長，但是在醫用鈦及鈦合金表面涂覆羥基磷灰石難度很大，常用的方法是等離子噴涂法，但這種方法羥基磷灰石涂層與基體界面結合強度低，容易開裂，大大影響了其使用效果，因此研發一種新的羥基磷灰石在醫用鈦表面涂覆技術，具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種含納米晶粒高生物活性二氧化鈦涂層的制備方法，與其他鈦表面生物活性涂層涂覆技術相比較，本方法在醫用鈦基體表面原位制備出羥基磷灰石和多孔二氧化鈦復合涂層，顯著提高了鈦基體替換物植入體內與骨組織的結合能力。

本發明的醫用鈦金屬表面制備羥基磷灰石及多孔二氧化鈦復合涂層的方法包括如下步驟：?

一、微弧氧化：將純鈦或鈦合金置于含有堿性電解液的不銹鋼槽體中，采用雙極脈沖電源，通過對微弧氧化電參數和微弧氧化時間的控制，靠鈦表面的擊穿放電使鈦表面形成一層多孔二氧化鈦涂層，所述微弧氧化的脈沖電壓為200～500V、頻率為400～800Hz、占空比為4～20%，溶液溫度為0～50℃，氧化時間為5～30min，堿性電解液為磷酸鈉鹽和乙酸鈣的混合物；

二、水熱處理：采用水熱法將微弧氧化后的多孔二氧化鈦涂層置入裝有處理液的反應釜中，通過控制反應釜處理液種類、外部溫度和處理時間，使多孔二氧化鈦涂層表面形貌發生改變，在多孔二氧化鈦涂層表面原位生長出羥基磷灰石，所述反應釜外部溫度為150～250℃，處理時間為12～48h，處理液為去離子水或氫氧化鈉溶液。

本發明具有如下優點：

1、本發明能夠在醫用鈦表面原位制備羥基磷灰石和多孔二氧化鈦復合涂層，該涂層顯著提高了鈦或鈦合金基體替換物植入體內與骨組織的結合能力，擴展了鈦或鈦合金作為最理想的骨替代物的應用范圍。

2、本發明處理后的涂層在模擬體液浸泡12h以后用掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀觀察在涂層表面即有新的羥基磷灰石沉淀，浸泡48h肉眼就可看到表面形成的羥基磷灰石，后續觀察隨浸泡時間增加羥基磷灰石形成數量也增多，浸泡72h磷灰石形成數量達到飽和。實驗表明，按本發明方法制備的羥基磷灰石和多孔二氧化鈦復合涂層，可以顯著提高鈦及鈦合金材料的生物活性。

3、本發明操作簡單，可控性強，成本低，無毒害物質引入到涂層中。

附圖說明

圖1為具體實施方式六中微弧氧化后二氧化鈦涂層的掃描電鏡照片；

圖2是具體實施方式六中微弧氧化后二氧化鈦涂層的X射線衍射圖譜；

圖3是具體實施方式六中水熱處理后羥基磷灰石和二氧化鈦復合涂層的掃描電鏡照片；

圖4是具體實施方式六中水熱處理后羥基磷灰石和二氧化鈦復合涂層的X射線衍射圖譜；

附圖5是具體實施方式七中水熱處理后羥基磷灰石和二氧化鈦復合涂層的掃描電鏡照片；

附圖6是具體實施方式七中水熱處理后羥基磷灰石和二氧化鈦復合涂層的X射線衍射圖譜；

附圖7是具體實施方式八中水熱處理后羥基磷灰石和二氧化鈦復合涂層的掃描電鏡照片；

附圖8是具體實施方式八中水熱處理后羥基磷灰石和二氧化鈦復合涂層的X射線衍射圖譜。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式的醫用鈦金屬表面制備羥基磷灰石及多孔二氧化鈦復合涂層制備方法包括如下兩個步驟：

步驟一：做微弧氧化，將純鈦或鈦合金置于含有堿性電解液的不銹鋼槽體中，以純鈦或鈦合金做陽極，不銹鋼槽體為陰極；氧化過程中通過冷卻系統控制槽液溫度＜50℃；采用用雙極脈沖電源，通過對微弧氧化電參數和微弧氧化時間的控制，靠鈦表面的擊穿放電使鈦表面形成一層孔徑尺寸為微米級的多孔二氧化鈦涂層；

步驟二：采用水熱法將微弧氧化后的多孔二氧化鈦涂層置入裝有液體的密閉反應釜中，通過控制反應釜外部溫度和處理時間，使多孔二氧化鈦涂層表面形貌發生改變，在二氧化鈦涂層表面原位生長出一定規格和尺寸的羥基磷灰石。