[發明專利]一種低鈣磷比的微弧氧化電解液

有效

• 申請號: 201710376039.7
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107130281B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 于慧君;高丹丹;陳傳忠
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C25D11/30
• 分類號: C25D11/30;A61L27/04;A61L27/32;A61L27/54
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及本發明提供一種低鈣磷比的微弧氧化電解液。所述微弧氧化電解液包括：含磷的酸或磷酸鹽、碳酸鈣，其中，Ca/P≤1/2。采用恒定正向電壓和負向電壓通過微弧氧化技術在自行鑄造的Mg?2Sr合金表面制備鈣磷膜層XRD和FT?IR紅外測試結果顯示模擬體液浸泡前的微弧氧化膜層中所含的相主要為Mg,MgO,Sr₂Mg₁₇,MgF₂,CaO,CaF₂,Ca₃(PO₄)₂(TCP)等，另外在浸泡后膜層中還檢測到了Ca₂P₂O₇,Mg(OH)₂,HA,Sr?HA等新相的存在。采用該方法制備的微弧氧化膜層都具有典型的微孔結構并且沒有發現較為明顯的微裂紋，微弧氧化膜層表面的顆粒狀腐蝕產物中鈣磷相含量較高，生物相容性及生物活性良好。微弧氧化膜層較基體具有較好的耐蝕性，較現有高鈣低磷電解液提高2個數量級以上。

技術領域

本發明屬于鎂合金微弧氧化領域，涉及一種低鈣磷比的微弧氧化電解液。

背景技術

作為生物可降解性植入體材料，鎂合金具有以下優點：密度及彈性模量與骨組織較為接近，能有效的減少應力遮蔽效應，從而促進骨組織生長；具有良好的物理性能及機械性能，適用于骨組織修復及替代；鎂是人體所含的基本元素，對人體無毒性，其溶解過程不產生任何副作用；骨骼系統中的鎂有利于骨骼生長，提高骨強度。然而理想的生物可降解性鎂合金還需要達到較好的機械強度和完整性，較高的植入初期耐蝕性，均勻可控的降解速率及降解產物含量不超過人體能吸收的范圍等方面的要求。

選擇鍶作為鎂合金植入體的合金元素具有潛在的可行性。鍶元素與鈣元素同處于元素周期表中的第二主族且位于鈣元素的下方，鍶元素能夠促進植入體的生成。鍶在人體中屬于微量金屬元素且其總量的99％分布于骨組織中。含鍶羥基磷灰石的生成有利于骨修復。鍶元素能夠促進骨植入體周圍細胞的生長，繁殖和修復，從而提高骨誘導和骨形成能力。另外，研究發現含2％質量分數的Sr的鎂合金具有較高的力學性能和較低的耐蝕性能。綜上所述，Mg-2Sr合金可以作為一種潛在的生物相容性鎂基合金用于后續的實驗。然而，鎂在人體內的降解速度過快，無法在新骨組織長成之前維持支撐作用，降解產生的氫氣沉積在植入體周圍，阻礙了傷口愈合，同時也提高了植入體周圍的pH值，甚至發生堿中毒。提純鎂，合金化及表面改性可以作為增強耐蝕性的三種不同解決方案。實驗采用鍶元素合金化制備性能優良的Mg-2Sr合金，隨后利用微弧氧化技術在其表面制備功能性膜層以實現合金化和表面改性的綜合利用。微弧氧化(Microarc oxidation,MAO)又稱微等離子體氧化，是利用電化學方法在Al,Mg,Ti,Zr,Nb,Ta等金屬表面施加電壓至產生火花放電現象，在熱化學、等離子體化學和電化學的共同作用下，經歷熔融、噴發、結晶、高溫相變，最終在基體表面熔覆，燒結形成陶瓷層。微弧氧化膜層具有高硬度，良好的耐磨性，較好的耐蝕性及熱穩定性。陶瓷膜層與金屬基體之間呈冶金結合從而具有較強的結合力。

合金基體，電參數及電解液配方綜合影響了微弧氧化膜層的性能。其中，來自電解液配方中的組分將伴隨微弧氧化反應進入到膜層中從而影響膜層的相組成，微觀結構，耐蝕性能，結合力及生物降解性能等。所以，相對于既定的基體及電參數來說，電解液配方對于膜層最終的性能具有決定性的作用。

發明內容

為彌補現有傳統電解液的不足，本發明提供一種添加碳酸鈣的微弧氧化電解液體系。

本發明是通過以下方式實現的：

一種低鈣磷比的微弧氧化電解液，Ca/P≤1/2。

優選的，所述電解液的Ca/P為1/7～1/2，優選的Ca/P為1/6～1/2，進一步優選的Ca/P為1/5-1/3。