[發明專利]醫用多孔NiTi形狀記憶合金的表面改性方法

無效

• 申請號: 201210379188.6
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102877108A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 劉愛輝;隋艷偉;周廣宏;丁紅燕;李年蓮;余中狄
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: C25D11/34
• 分類號: C25D11/34;C25D11/26
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

技術領域

本發明涉及多孔金屬基體的改性方法，尤其涉及一種醫用多孔NiTi形狀記憶合金的表面改性方法。

背景技術

多孔NiTi形狀記憶合金因其具有形狀記憶效應、超彈性和體積記憶效應，可控的力學性能和與硬組織相匹配的彈性模量，已在骨、關節及人工牙根等硬組織修復和替代方面得到廣泛關注。但當多孔NiTi合金植入人體后，因多孔結構造成其暴露于體液介質的表面積增大，三維連通的孔隙結構會引起縫隙腐蝕效應，使其比致密NiTi合金更易于釋放出具有潛在毒性的Ni離子。Jiang等(H.C.?Jiang,?L.J.?Rong.?Surf.?Coat.?Technol.?2006,?201:1017-1021)?采用原子吸收分光光度計分析了多孔NiTi合金與致密NiTi合金的Ni釋放情況，發現多孔NiTi的Ni離子釋放量比致密合金高出2個數量級。為了提高多孔NiTi合金的使用安全性，就需要對多孔NiTi合金進行表面改性，以抑制或避免Ni離子溶出而進入人體。但是多孔結構使表面改性變得困難，因為孔隙內部也需要處理，對致密NiTi合金所采用的激光表面改性、離子注入等方法因難以滲入孔內而已不合適。因此，只能采用液體或氣體等可達性好的方法對多孔NiTi合金進行表面改性。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種醫用多孔NiTi形狀記憶合金的表面改性方法，解決多孔NiTi形狀記憶合金孔內難于改性的問題，以提高多孔NiTi合金的耐蝕性及降低其Ni離子釋放量。

本發明的技術解決方案是該改性方法包括以下步驟：（1）多孔NiTi合金表面預處理，依次為去油、SiC砂紙打磨、機械拋光和超聲清洗；（2）酸處理，在80~90℃的濃酸中浸泡5～20秒；（3）微弧氧化處理，將酸處理后的多孔NiTi合金放入工作液中，以多孔NiTi合金為正極、工作槽為負極，并控制工作液溫度<40℃，在雙向脈沖電源正脈沖電壓為300~500V、負脈沖電壓為10~50V、正負脈沖工作頻率為30~3000Hz的條件下處理5~60min；（4）蒸餾水沖洗后自然干燥，獲得經微弧氧化表面改性的多孔NiTi合金。

其中，所述濃酸的質量濃度為90%，是硝酸和氫氟酸的混合酸，其體積比為2:1。

其中，所述工作槽由不銹鋼制成。

其中，所述工作液為鋁酸鈉、磷酸二氫鈉、氫氧化鈉和硅酸鈉以去離子水為溶劑配制的混合液，其濃度分別為10～30克/升、1~5克/升、5~10克/升和10~15克/升；或者是鋁酸鈉、氟鋯酸鈉、磷酸鈉和氫氧化鈉以去離子水為溶劑配制的混合液，其濃度分別為10～30克/升、5～10克/升、15～20克/升和5～10克/升。

本發明具有以下優點：1、在多孔NiTi合金的內外表面均勻地形成3～20微米的氧化鋁陶瓷涂層或者氧化鋁和氧化鋯復合陶瓷涂層，該涂層能有效地提高合金的耐蝕性和降低Ni離子釋放量，增強其使用安全性；2、改性后的多孔NiTi合金自腐蝕電位較基體提高0.1～0.5V，自腐蝕電流密度較基體降低了1～3個數量級，在37℃的SBF溶液中浸泡30天，Ni離子釋放量較基體降低了2～3個數量級；3、改性后的合金仍保持其三維連通的孔隙特性，孔徑沒有受到明顯影響；4、????

改性方法簡單，成本低，不受多孔NiTi合金形狀的影響，對環境無污染，用于骨、關節及人工牙根等硬組織修復和替代。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術解決方案，這些實施例不能理解為是對技術方案的限制。

實施例1：按以下步驟對醫用多孔NiTi形狀記憶合金的表面進行改性

步驟一：多孔NiTi合金表面預處理，依次為去油、SiC砂紙打磨、機械拋光和超聲清洗；

步驟二：酸處理，在80℃的濃酸中浸泡20秒；

步驟三：微弧氧化處理，將酸處理后的多孔NiTi合金放入工作液中，以多孔NiTi合金為正極、工作槽為負極，并控制工作液溫度<40℃，在雙向脈沖電源正脈沖電壓為300V、負脈沖電壓為10V、正負脈沖工作頻率為30Hz的條件下處理60min；其中，所述濃酸的質量濃度為90%，為硝酸和氫氟酸的混合酸，其體積比為2:1；其中，所述工作槽由不銹鋼制成；其中，所述工作液為鋁酸鈉、磷酸二氫鈉、氫氧化鈉和硅酸鈉以去離子水為溶劑配制的混合液，其濃度分別為10克/升、1克/升、5克/升和10克/升；

步驟四：蒸餾水沖洗后自然干燥，獲得經微弧氧化表面改性的多孔NiTi合金。