[發明專利]一種分級結構磷酸鋅化學轉化膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410170955.1
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103924226A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 呂宇鵬;張嫻;肖桂勇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C23C22/07
• 分類號: C23C22/07
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 崔苗苗

技術領域

本發明涉及一種新穎結構化學轉化膜的制備技術，特別是一種用于醫用不銹鋼基體表面分級結構鋅系磷酸鹽化學轉化膜(Phosphate?Chemical?conversion)的制備方法，屬于金屬表面改性技術領域。

背景技術

不銹鋼具有價格低廉、耐腐蝕性好、力學性能優良和易于加工等優點，在醫用植入材料領域應用日益廣泛。但是植入體內的不銹鋼，由于鎳離子和鉻離子等離子的溶出，容易引起炎癥等不良反應。因此為了阻止有害離子的溶出、提高生物相容性，膜層與基體的結合力和生物活性，不銹鋼表面改性技術成為各國研究者研究的熱點。不銹鋼表面改性方法可以分為物理方法和化學方法。其中化學轉化法，以其制備工藝簡單、成膜速度快、成本低廉和易于操作等優點而廣泛應用于工業領域?；瘜W轉化又分為磷酸鹽化學轉化、鉻酸鹽化學轉化和稀土化學轉化等。其中磷酸鹽化學轉化應用最為廣泛?；瘜W轉化膜主要由一種具有生物活性的磷酸鋅組成。磷酸鋅是磷酸鋅骨水泥的主晶相，由于其具有良好生物活性和成骨性能而備受關注。由于不銹鋼表面存在鈍化膜，傳統的化學轉化法不適用不銹鋼的表面改性。目前，在316不銹鋼表面制備的磷酸鋅的主要方法有水熱法(A.Valanezhad,K.Tsuru,M.Maruta,G.Kawachi,S.Matsuya,K.Ishikawa,Zinc?phosphate?coating?on316L-type?stainless?steel?using?hydrothermal?treatmnt)和電化學方法(A.A.Oskuie,A?Afshar,H.Hasannejad,Effect?of?current?density?on?DC?electrochemical?phosphating?of?stainless?steel316)，制備出的磷酸鋅形貌分別為顆粒狀和蝴蝶結狀。

專利CN1032963A公開了一種金屬表面化學處理用的磷酸鹽溶液。用于黑色金屬表面的磷化處理。金屬除油除銹后不必活化,與溶液接觸,即能形成磷酸鋅鈣保護膜。磷酸鹽溶液由下述濃度的各種物質組成:鋅離子1-3克/升、鈣離子1.0-4.5克/升、磷酸根離子21-32克/升、間硝基苯磺酸鈉0.1-3克/升、氯酸根離子0.3-10克/升、硝酸根離子0-15克/升、鎳離子0.1-0.3克/升、乙二胺四乙酸二鈉0.08-0.15克/升、錳離子0-0.8克/升。該專利是傳統的化學轉化法，以黑色金屬為基體，化學轉化溶液的主要成膜物質為鋅離子和鈣離子，所制備出的化學轉化膜的成分為磷酸鋅鈣，其主要應用于工業領域。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種分級結構磷酸鋅化學轉化膜的制備方法，在醫用不銹鋼表面制備磷酸鋅膜層，該膜層具有分級結構，該結構對于優化表面性質和提高生物學性能等具有重要意義。

本發明采取的技術方案為：

一種分級結構磷酸鋅化學轉化膜的制備方法，包括步驟如下：

(1)配制化學轉化基礎溶液A：氧化鋅20-28g/L，硝酸25-35ml/L，磷酸10-15ml/L，硝酸鈣5-20g/L，檸檬酸18-22g/L；

(2)配制熟化液A1：向化學轉化基礎溶液中加鐵粉室溫下熟化12-24h，配成熟化液A1；

(3)將不銹鋼基體酸蝕、活化；

(4)把活化后的基體放入熟化液A1中，在65-75℃下，pH值為2.5-3.0，化學轉化15-45min后，水沖洗，得到含有磷酸鋅的化學轉化膜。

上述制備方法中步驟(2)所述的鐵粉加入量為5g每升化學轉化基礎溶液A。

步驟(3)所述的酸蝕為用7wt％的磷酸進行酸蝕處理，其中酸蝕溫度為室溫，酸蝕時間為5-10min?；w在酸蝕前可先用SiC金相砂紙進行打磨。酸蝕后，基體要用去離子水清洗。

步驟(3)所述的活化為將酸蝕后的基體用膠體鈦進行表面活化處理，表面活化的操作溫度為室溫，活化時間為20-40s。

步驟(4)所述的化學轉化后要用流動水沖洗至少5min。

本發明的有益效果是：