[發明專利]一種鎂合金表面超疏水氟轉化涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201711043757.9
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107740083B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 張春艷;張世雨;張均
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: C23C22/34
• 分類號: C23C22/34
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

本發明公開了一種鎂合金表面超疏水氟轉化涂層的制備方法，采用液相生長和水熱處理相結合法在鎂合金表面制備微/納米結構超疏水氟轉化層的方法。通過清潔拋光、氟轉化層的制備和疏水化處理，在該膜層形成微/納米結構多孔疏水涂層。該涂層在仿生溶液中接觸角達到150°，能減少鎂合金試樣與溶液的接觸面積，可使鎂合金的腐蝕電流密度降低3個數量級，阻抗模值從12000Ω.cm²增大到1400000Ω.cm²，增大了100倍。該納米結構疏水涂層制備方法簡單，設備簡單易控，成本低，可控性好。

技術領域

本發明屬于鎂合金表面改性防腐的技術領域，具體涉及一種鎂合金表面超疏水氟轉化涂層的制備方法。

背景技術

鎂及鎂合金具有優良的力學性能、生物相容性和可降解性能，近十年來作為新型可降解骨植入材料成為國內外學者研究的熱點。然而在生理環境下，鎂合金植入體在組織痊愈前即發生降解，不能滿足骨科植入器械在服役期內必要的力學與形態學要求，過高的鎂離子濃度不僅可能誘導局部組織嚴重的炎癥反應，還會引起骨形態發生蛋白分泌過量，激活破骨細胞，導致溶骨現象。因此，降低鎂合金的腐蝕速度，是確保其在生物醫用領域獲得良好應用效果的前提條件。

表面改性不影響鎂合金的強度，但是通過調整改性表面的成分和結構可控制其降解過程，保持其在服役期間的力學性能，是改善鎂合金腐蝕性能的有效方法。在眾多的表面改性方法中，氟處理可顯著改善鎂合金的耐蝕性能，延緩合金元素的釋放，且鎂合金表面的氟化鈣膜對基本細胞無毒，更有利于成骨細胞的長期生長。然而筆者研究發現氟處理后的鎂合金在Hank’s仿生溶液浸泡至7天時，表面形成腐蝕孔核；浸泡至15 d發生明顯點蝕。通常骨植入器件需在體內維持12至18周的時間并保持足夠的強度，因為現有的氟處理均采用液相法，但現有的液相法在鎂合金表面制備的氟轉化層（MgF₂）時，通常厚度有限，且為親水涂層，溶液可通過膜層結構的空隙間滲入，這就可能導致氟轉化膜層尚未溶解腐蝕之前，基體就開始了腐蝕。因此單一的氟轉化層對減緩基體腐蝕起到的作用是有限的。因此單一的氟處理不能滿足鎂合金作為骨植入材料的力學和形態學要求。如何使鎂合金材料在組織愈合過程中保持一定的力學性能，而且可根據患者的年齡和骨損傷部位的愈合情況，控制鎂合金材料的降解過程和降解速度，使其逐步降解并為人體所吸收或代謝，一直以來都是個難題。

近年來流行的超疏水表面，以其自清潔、防腐蝕、超疏水等獨特的表面性能，引起了世界范圍內的極大關注，現已成為仿生納米材料技術領域的研究熱點之一，研究發現,材料表面具有均勻的微納米尺寸的粗糙結構和較低的表面自由能是實現其超疏水性的兩個必要條件。據此,科研人員采用多種方法來構建微納米粗糙結構，如刻蝕法，模板法，化學氣相沉積法等；采用溶膠凝膠法、化學浴法、靜電噴涂法、逐層吸附法等制備超疏水表面,但能用于大規模應用生產的制備方法較少。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于采用液相生長和水熱處理相結合的方法提供一種鎂合金表面超疏水氟轉化涂層的簡單易行制備方法，解決現有鎂合金作為骨植入材料的抗腐蝕性能效果不佳和不適于大規模生產的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，一種鎂合金表面超疏水氟轉化涂層的制備方法，包括如下步驟：

1）清潔拋光

將待處理的鎂合金試樣的表面經由粗到細的砂紙依次打磨至光滑無痕，再依次用蒸餾水和無水乙醇清洗干凈，室溫晾干；然后放到超聲波清洗機中清洗干凈，隨后放入拋光液浸泡5～10秒后立即取出，最后用去離子水將試樣表面沖洗潔凈，用吹風機吹干后，備用；

2）微/納米結構氟化層制備

將步驟1）拋光后的鎂合金試樣在HF水溶液中浸泡5～7天，將試樣取出，用去離子水沖洗干凈，然后放入飽和Ca(OH)₂溶液中浸泡24～48小時，將試樣取出，用去離子水沖洗干凈；

3）疏水化處理