[發(fā)明專利]一種具有主動(dòng)吸附、抑菌性能的陶瓷膜的鈦合金及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110336600.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN113089051A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳永楠;徐義庫;辛程;何斌斌;王楠;姜超平;張勇;張鳳英;趙秦陽;艾誠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D11/26
• 分類號(hào): C25D11/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 崔方方

本發(fā)明公開了一種具有主動(dòng)吸附、抑菌性能的陶瓷膜的鈦合金及其制備方法，屬于生物抑菌材料領(lǐng)域。本發(fā)明的制備方法，利用兩次微弧氧化在鈦合金表面依次獲得抑菌活性陶瓷膜和具有主動(dòng)吸附功能的陶瓷膜，利用含有銅氨絡(luò)離子的水溶液進(jìn)行微弧氧化后，得到的陶瓷膜內(nèi)含有兩種價(jià)態(tài)的銅，大大提升了抑菌效果；而基于鈣磷體系水溶液進(jìn)行微弧氧化，得到的陶瓷膜上分布有內(nèi)到表面孔隙逐漸變大的孔洞，這種孔洞使得陶瓷膜具有良好的吸附性能；本發(fā)明的制備方法，對(duì)鈦及鈦合金的材質(zhì)、形狀、尺寸等無特殊要求，凡是浸沒在電解液中的鈦及鈦合金，微弧氧化處理后均可在表面獲得吸附梯度孔的均勻陶瓷膜，具有良好的通用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物抑菌材料領(lǐng)域，具體的是一種具有主動(dòng)吸附、抑菌性能的陶瓷膜的鈦合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鈦合金是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，因其具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。在生物醫(yī)用金屬材料中，鈦或鈦合金憑借其優(yōu)良的性能已經(jīng)成為牙種植體、骨創(chuàng)傷產(chǎn)品及人工關(guān)節(jié)首選材料。

微弧氧化技術(shù)是近年來在陽極氧化基礎(chǔ)上建立起來的一項(xiàng)在有色金屬表面原位生長陶瓷膜的新技術(shù)，在工作中使用較高電壓，期間發(fā)生了熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)等多種反應(yīng)，形成內(nèi)層致密、外層多孔的穩(wěn)定的TiO₂活性陶瓷層，能明顯提高鈦植入材料的生物活性，改善其耐磨耐蝕性。微弧氧化陶瓷膜是在鈦金屬表面原位生長，具有冶金結(jié)合性，表現(xiàn)出很高的結(jié)合強(qiáng)度(接近30Mp)，遠(yuǎn)高于臨床常用的等離子噴涂法所制備涂層的結(jié)合強(qiáng)度(約10Mp)。同時(shí)微弧氧化過程中電解質(zhì)離子不僅參與了微弧氧化的物理化學(xué)反應(yīng)，還通過高溫?cái)U(kuò)散到了氧化膜中。因此，通過控制微弧氧化電參數(shù)與調(diào)整電解液成分，可以改變氧化層的化學(xué)組成，調(diào)節(jié)陶瓷膜的微結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和晶相結(jié)構(gòu)。

針對(duì)各類公共場合中的金屬制品(如門把手、ATM機(jī)按鍵等)除了要求其具備抑制其表面附著的細(xì)菌生長等性能以阻斷接觸傳播病菌途徑以外，針對(duì)密閉空間里病菌飛沫傳播方式就對(duì)抑菌材料和抑菌表面改性方法提出了新的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服鈦合金表面抑菌性能差的缺點(diǎn)，提供一種具有主動(dòng)吸附、抑菌性能的陶瓷膜的鈦合金及其制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種具有主動(dòng)吸附、抑菌性能的陶瓷膜的鈦合金的制備方法：

(1)配制含有銅氨絡(luò)離子的水溶液，作為抑菌底層微弧氧化電解液；

(2)將鈦合金和不銹鋼板置于抑菌底層微弧氧化電解液中，鈦合金作為陽極，不銹鋼板作為陰極，進(jìn)行微弧氧化，微弧氧化結(jié)束后，將鈦合金進(jìn)行清洗干燥，得到具有抑菌性能的陶瓷膜的鈦合金；

(3)配制鈣磷體系水溶液

每1L去離子水中，溶有4～6g的甘油磷酸鈣和15～35g的乙酸鈣，作為吸附梯度孔結(jié)構(gòu)層微弧氧化電解液；

(4)將具有抑菌性能的陶瓷膜的鈦合金和不銹鋼板置于吸附梯度孔結(jié)構(gòu)層微弧氧化電解液中，抑菌陶瓷膜的鈦合金作為陽極，不銹鋼板作為陰極，進(jìn)行微弧氧化，微弧氧化結(jié)束后，將鈦合金進(jìn)行清洗干燥，得到具有主動(dòng)吸附、抑菌性能的陶瓷膜的鈦合金。

進(jìn)一步的，步驟(2)中所述鈦合金為TA1、TA2或TC4。

進(jìn)一步的，步驟(2)的微弧氧化工藝如下：

將微弧氧化電壓升至150～300V，起弧后持續(xù)5～20min，之后將電壓降到零，關(guān)閉電源。

進(jìn)一步的，步驟(4)的微弧氧化工藝為：

將微弧氧化電壓升至300～450V，起弧后持續(xù)5～20min，之后將電壓降到零，關(guān)閉電源。