[發明專利]一種在鋯合金表面制備鉭涂層的方法

在審

• 申請號: 202110679243.2
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113403603A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 劉日平;逯昊燃;郭宇星;陳博涵;馬巍;姬朋飛;李波;張新宇;馬明臻
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C23C16/14
• 分類號: C23C16/14;C23C16/448
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉丹丹

本發明屬于鋯合金表面改性技術領域，尤其涉及一種鋯合金表面制備金屬鉭涂層的方法。本發明提供的鋯合金表面制備金屬鉭涂層的方法，包括以下步驟：將氯氣與預熱的金屬鉭進行氯化反應，生成氯化鉭氣體，所述氯化反應的溫度為1000～1200℃；將所述氯化鉭氣體和氫氣在預熱的鋯合金表面進行還原反應，在所述鋯合金表面生成鉭涂層，所述還原反應的溫度為1000～1200℃。本發明提供得的方法能夠使金屬鉭均勻分布在鋯合金表面，有利于提高鋯合金的生物相容性和耐腐蝕能力，同時反應效率高，可大規模生產。

技術領域

本發明屬于鋯合金表面改性技術領域，尤其涉及一種在鋯合金表面制備鉭涂層的方法。

背景技術

鋯合金因同時擁有優異的力學性能和耐蝕性能而引起科學界的關注。此外，鋯合金還具有較大的彈性應變能力，彈性極限達到2％(醫用不銹鋼僅為0.3％，自然骨的彈性極限為1％)，彈性模量為70～100GPa(鈦及Ti-6Al-4V合金約為110～125GPa，自然骨的彈性模量約為20GPa)，比常規的醫用含釩鈦合金材料更接近人體自然骨的性能。此外，鋯合金耐磨損摩擦，耐腐蝕，耐疲勞性能好，幾乎不產生磨損碎屑。因此，鋯合金在人工關節、牙根種植體以及股骨頭支撐體等方面呈現出較為寬廣的應用前景。

但是鋯合金作為醫用合金時的生物相容性以及在人體體液環境中的耐腐蝕能力有待進一步提高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種在鋯合金表面制備鉭涂層的方法，本發明提供的方法金屬鉭均勻分布在鋯合金表面，有利于提高鋯合金的生物相容性和耐腐蝕能力，同時本發明提供的方法制備條件簡單，成本低，可大規模生產。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種鋯合金表面制備鉭涂層的方法，包括以下步驟：

將氯氣與預熱的金屬鉭進行氯化反應，生成氯化鉭氣體，所述氯化反應的溫度為1000～1200℃；

將所述氯化鉭氣體和氫氣在預熱的鋯合金表面進行還原反應，在所述鋯合金表面生成鉭涂層，所述還原反應的溫度為1000～1200℃。

優選的，所述鉭涂層的厚度為20～50μm。

優選的，所述氯氣的流量為40～60sccm。

優選的，所述氯化反應時，氯氣的壓強為100～200Pa。

優選的，所述氫氣的流量為40～60sccm，氯化鉭的流量16～24sccm。

優選的，所述還原反應時，氫氣的壓強為100～200MPa。

優選的，所述還原反應的時間為25～40min。

優選的，所述還原反應時，將所述鋯合金進行旋轉，所述旋轉的速度為5～10r/min。

優選的，所述氯化反應和還原反應在兩個獨立的反應室中進行；

所述氯化反應在第一反應室進行，生成的氯化鉭氣體由所述第一反應室通入第二反應室與氫氣進行所述還原反應，所述第二反應室內設置有鋯合金。

優選的，所述鋯合金包括鋯鈦鈮合金、鋯鈮合金、鋯鈦鉬合金或鋯鈮硅合金。