[發(fā)明專利]一種以鎂/鎂合金為基體的多涂層復合材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106835130B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉漢鵬;崔藍月;曾榮昌;李碩琦
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C25D11/30;C23C22/60
• 代理公司: 青島智地領創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 韓玉昆

本發(fā)明公開了一種以鎂/鎂合金為基體的多涂層復合材料，所述多涂層復合材料為層狀結構，由里至外依次為鎂/鎂合金基體、微弧氧化膜涂層、強正電前驅體涂層和混合涂層，所述混合涂層又包括五個分層，各分層依次層疊，下一分層涂覆在上一分層之上，各所述分層均為改性二氧化錫涂層、顯負電聚電解質涂層的復合結構，其中，改性二氧化錫涂層涂覆在與其對應的顯負電聚電解質涂層之上。本發(fā)明還公開了一種所述多涂層復合材料的制備方法，包括如下步驟：打磨處理步驟、預處理步驟、強正電前驅體制備步驟、改性納米二氧化錫的層層組裝步驟及顯負電聚電解質和改性二氧化錫混合涂層的自組裝步驟。利用本發(fā)明制備納米SnO₂，其制備工藝簡單、易控、成品率高。

技術領域

本發(fā)明涉及一種多涂層復合材料及其制備方法，尤其涉及一種以鎂/鎂合金為基體的多涂層復合材料及其制備方法。

背景技術

鎂合金具有良好的生物相容性和力學相容性、第三代醫(yī)用材料的可降解性和生物活性特征以及其他金屬基生物材料和可降解高分子材料所不具備的性能。因此，鎂合金作為新一代醫(yī)用植入材料具有廣泛的發(fā)展前景。不過，由于鎂本身非常活潑，化學性質不穩(wěn)定，在體內會迅速地發(fā)生腐蝕降解，從而引起一系列問題。因此，鎂或鎂合金作為體內植入材料使用時，其防腐處理是首先需要解決的技術問題之一。

1)商用鎂合金耐蝕性還不能滿足可降解植入材料要求，鎂合金過快的腐蝕速度導致析氫速度較大。純鎂的析氫速度高達10mL/h或者40mL/(cm²·d)，醫(yī)用鎂合金B(yǎng)ioMag352(0.2％Zn-2.82％Nd-0.19％Ca-0.21％Y-0.33％Zr，質量分數(shù))的析氫速度高可達2.5mL/h或10mL/(cm²·d)，而人體吸收氫的容許度僅為2.25mL/(cm²·d)。

2)鎂合金過快的腐蝕速度同時導致溶液pH值的快速升高，對人體骨骼及組織生長產(chǎn)生潛在危害。在鎂合金閉塞電池溶液中，pH值在極短時間內迅速增加到10.5以上，即鎂合金腐蝕引起局部堿化速度加快。由于材料在使用環(huán)境中，pH值發(fā)生變化，可能使人體產(chǎn)生異常反應。例如，可能導致人體組織中蛋白質達到等電點而發(fā)生蛋白質沉積和炎癥，或出現(xiàn)溶血現(xiàn)象和局部溶骨現(xiàn)象。

3)腐蝕過快還將使人體組織在未充分愈合之前植入體喪失機械整體性，從而引起力學性能(如抗拉強度、抗壓屈服強度和疲勞強度)的迅速劣化。針對上述問題，ERINC等提出可降解醫(yī)用鎂合金的標準為：在37℃模擬體液中的腐蝕速率小于0.5mm/a，有效服役期90～180d；室溫屈服強度大于200MPa，伸長率大于15％。

現(xiàn)有技術中，提高鎂合金耐蝕性的途徑有三種：合金化、加工處理或進行表面改性。其中，合金化和加工處理均只能在一定程度上改善與提高耐蝕性，但作用相對較為有限。

近年來，表面改性成為現(xiàn)有技術中運用最為普遍的主要技術手段。為了達到充分的保護性能，涂層必須均勻、致密、與基底結合性好。而且，醫(yī)用鎂合金作為一種功能材料，特別需要從涂層結構與功能一體化的途徑設計耐蝕性能優(yōu)異、生物相容性良好的新型涂層。截至目前，人們已經(jīng)研究出多種表面改性涂層與表面改性技術，并開發(fā)出了眾多的產(chǎn)品。然而，現(xiàn)有技術所制造出的經(jīng)過表面改性的鎂合金產(chǎn)品，均存在諸多方面的不足，主要表現(xiàn)在如耐蝕性、生物相容性、結合力、耐久性等綜合性能指標尚存在不足，其實際使用效果方面也不是特別理想。

現(xiàn)有技術中，其他鎂合金的表面防腐蝕處理方法，例如化學鍍、電鍍、化學轉化膜、微弧氧化、離子注入、氣相沉積等，均普遍存在耐蝕性提高幅度不大、多孔性，生物相容性差等缺點或問題。

由此可見，現(xiàn)有技術有待于進一步的改進和提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明為避免上述現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供了一種以鎂/鎂合金為基體利用自組裝方法制備納米SnO₂的多涂層復合材料及其制備方法。

本發(fā)明所采用的技術方案為：