[發(fā)明專利]一種鉭金屬表面生物活性陶瓷膜的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410512237.8
• 申請(qǐng)日: 2014-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN104313662A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙全明;楊惠林;劉忠堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 趙全明
• 主分類號(hào): C25D11/26
• 分類號(hào): C25D11/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉭金屬表面生物活性陶瓷膜的制備方法。

背景技術(shù)

鉭(tantalum)是一種灰色、光亮、堅(jiān)硬的金屬，化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，目前已在在人工關(guān)節(jié)、骨壞死、脊柱、骨缺損等骨科領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但是其為生物惰性材料，生物活性及骨誘導(dǎo)能力差，易產(chǎn)生應(yīng)力集中造成種植體周圍骨吸收等不良后果，直接植入人體后會(huì)被一層包囊性纖維膜所包圍，難以很快與基體形成牢固結(jié)合，這不僅延長(zhǎng)了種植修復(fù)的周期，而且也影響了植入的成功率。雖然骨組織能長(zhǎng)入鉭金屬產(chǎn)生機(jī)械咬合固定，但強(qiáng)度不高，所需時(shí)間長(zhǎng)，因此不能完全符合臨床需要。為使鉭金屬具有誘導(dǎo)體內(nèi)蛋白和細(xì)胞粘附生長(zhǎng)，形成緊密骨鍵合的生物活性功能，目前最有效的辦法就是對(duì)鉭金屬進(jìn)行表面改性。通過對(duì)鉭金屬表面改性既保留了鉭金屬的良好力學(xué)性能，又增加了鉭金屬的生物活性。

微弧氧化是近年來迅速發(fā)展的一種新興材料表面改性技術(shù)，它本質(zhì)上是一種在金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷的陽極氧化方法。通過微弧氧化技術(shù)可在金屬表面原位生長(zhǎng)多孔、粗糙的陶瓷膜，該陶瓷膜不但增加了材料的耐磨性，抗腐蝕性，耐疲勞性，大大提高材料的性能和使用壽命，而且由于陶瓷薄膜從基體原位生長(zhǎng)，與基體有很高的結(jié)合強(qiáng)度，因此被廣泛的應(yīng)用于生物材料的表面改性。

微弧氧化-水熱法是綜合了微弧氧化和水熱處理的優(yōu)點(diǎn)，微弧氧化膜層致密并且具有很高的耐摩擦、沖擊性能，可以抵抗多種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，能有效阻止基體中的離子向外釋放，不會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生毒害作用，而且有利于骨組織生長(zhǎng)和植入體長(zhǎng)期穩(wěn)定；水熱處理后可使得微弧氧化表面生物活性物質(zhì)結(jié)晶成型，進(jìn)一步提高材料的生物活性。微弧氧化-水熱法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)有效，所制備的膜層厚度均勻，和基體有很高的結(jié)合力，在生物材料的表面改性領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決鉭金屬生物活性及骨誘導(dǎo)能力差，植入體內(nèi)與骨組織不能產(chǎn)生骨鍵合，以及現(xiàn)有技術(shù)工藝復(fù)雜、成本高，得到的膜層與基體結(jié)合強(qiáng)度低等問題。本發(fā)明提供了一種鉭金屬表面生物活性陶瓷膜的制備方法。

本發(fā)明鉭金屬表面生物活性陶瓷膜的制備方法，其特征在于鉭金屬表面生物活性陶瓷膜的制備方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：一、對(duì)鉭金屬依次進(jìn)行去氧化膜、除油處理；二、配制電解液：8-95g/L的無水乙酸鈣，3-28g/L的十二水合磷酸氫二鈉，1-5g/L乙二胺四乙酸二鈉、溶劑為去離子水；三、以步驟一處理后的鉭金屬為陽極，用夾具固定浸入步驟二配置的電解液中，不銹鋼電解液槽為陰極，采用脈沖電源，設(shè)置電參數(shù)為：脈沖電壓210-460V、脈沖頻率300-600Hz、占空比為10-50%，進(jìn)行微弧氧化5-30min；四、將經(jīng)步驟三處理后的鉭金屬放入水熱高壓釜中，然后以2-8°C?/min的升溫速率升溫300-600°C，保溫5-8h，保溫過程中控制水熱高壓釜內(nèi)壓力3-10MPa，即在鉭金屬表面制備得含鉭酸鈣的生物活性涂層。

本發(fā)明步驟二的電解液中十二水合磷酸氫二鈉還可以用多聚磷酸鈉代替，多聚磷酸鈉的質(zhì)量濃度為3-20g/L。步驟二的電解液中六偏磷酸鈉還可以用五水β-甘油磷酸鈉代替，磷酸鈉的質(zhì)量濃度為3-18g/L。

本發(fā)明首先采用微弧氧化技術(shù)在鉭金屬表面制備富含鈣磷的陶瓷膜，膜層與鉭金屬基底間是一種冶金結(jié)合，結(jié)合力高；然后利用水熱技術(shù)使陶瓷膜層中鈣磷轉(zhuǎn)變成鉭酸鈣，賦予了鉭金屬表面生物活性，提高了鉭金屬的生物相容性。

本發(fā)明突破了微弧氧化僅在閥金屬上實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用限制，簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約了成本，實(shí)現(xiàn)了鉭金屬表面鉭酸鈣膜層的制備；通過選取合適的電解液成份及相應(yīng)濃度、控制微弧氧化電壓、頻率和時(shí)間，在鉭金屬表面直接微弧氧化生成含較高濃度鈣磷的陶瓷膜，然后通過控制水熱處理的時(shí)間和壓力，使鉭酸鈣在鉭金屬表面析出。

本發(fā)明提高了鉭金屬生物相容性和生物活性，促進(jìn)了鉭金屬植入材料與骨組織的結(jié)合，擴(kuò)大了鉭金屬的應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1是具體實(shí)施方式一中鉭金屬表面微弧氧化后制備得到的含鈣磷微弧氧化陶瓷膜的電子顯微鏡圖片。?

圖2是具體實(shí)施方式一中鉭金屬表面水熱處理后制備得到的含鉭酸鈣膜層的掃描電子顯微鏡圖片。?

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。