[發明專利]在醫用石墨烯-鎂合金基材表面制備二氧化鈦涂層的方法

在審

• 申請號: 202210142121.4
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114606553A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 陳世杰;王棟;曾晉;彭毅;黃力平;仝昭宸;王衛國;李勁松;苗驚雷
• 申請（專利權）人: 中南大學湘雅三醫院
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02;C25D13/20
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司 44259
• 代理人: 李勤輝

本發明涉及鎂合金生物醫用材料，具體是在醫用石墨烯?鎂合金基材表面制備二氧化鈦涂層的方法，其包括制備石墨烯?鎂合金基體材料，并對其表面進行預處理；取納米二氧化鈦粉末和納米鈰粉末，混合配置成懸液；將上述懸液加入電泳沉積池，以上述預處理后的基體材料為陰極，碳電極為陽極進行電泳沉積，獲得表面覆蓋有二氧化鈦涂層的石墨烯?鎂合金生物醫用材料；將上述生物醫用材料洗凈、干燥，獲得成品料。本發明采用石墨烯?鎂合金作為基體材料，其具有較佳的力學性能和耐磨性能，適合生物醫用植入材料；且通過電泳沉積的方法在石墨烯?鎂合金基體材料上沉積二氧化鈦涂層，無須使用高溫，可避免二氧化鈦涂層產生微裂紋，提高了材料的耐腐蝕性能。

技術領域

本發明涉及鎂合金生物醫用材料，具體說是一種在醫用石墨烯-鎂合金基材表面制備二氧化鈦涂層的方法。

背景技術

鎂合金具有與人骨接近的綜合力學性能，其密度與人骨接近，低于目前臨床使用的鈦合金及不銹鋼。一般的鎂合金楊氏模量為35-45MPa，屈服強度為100-200MPa，斷裂韌性為15-35MPa·m^1/2，能夠提供醫學必須的力學支撐。作為生物醫用植入材料，鎂合金受到了越來越多的關注，其未來的應用潛力異常巨大。石墨烯是一種具有sp²碳雜化特性的二維材料，具有高導電性和優越的力學性能，其獨特的多功能性也使其在生物傳感器、干細胞/組織工程、藥物/基因傳遞和生物成像方面的廣泛應用。將石墨烯加入鎂合金可以得到高電導率的納米復合材料。此外，石墨烯具有很高的光熱轉換效率，可用于癌癥光熱治療和根除耐藥細菌。在人體的液態環境中，鎂合金會發生電化學腐蝕。為了提高鎂合金的耐腐蝕性能，研究人員在鎂合金表面涂覆耐腐蝕復合涂層，二氧化鈦涂層就是眾多耐腐蝕涂層中的一種。但現有工藝須在高溫下制備涂層，而高溫熱處理會產生微裂紋的問題，從而大大降低了材料的耐腐蝕性能。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種可避免產生微裂紋，提高材料耐腐蝕性能的在醫用石墨烯-鎂合金基材表面制備二氧化鈦涂層的方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：在醫用石墨烯-鎂合金基材表面制備二氧化鈦涂層的方法，其包括以下步驟：

（1）制備石墨烯-鎂合金基體材料，并對其表面進行預處理；

（2）取納米二氧化鈦粉末和納米鈰粉末，混合配置成懸液；

（3）將上述懸液加入電泳沉積池，以上述預處理后的基體材料為陰極，碳電極為陽極進行電泳沉積，獲得表面覆蓋有二氧化鈦涂層的石墨烯-鎂合金生物醫用材料；

（4）將上述生物醫用材料洗凈、干燥，獲得成品料。

作為優選，石墨烯占基體材料質量的4-8%。

作為優選，鎂合金的成分按質量計算為Al占2-3%，Zn占0.5-1%，Mn占0.2-0.5%，其他雜質元素小于0.1%，Mg為余量。

作為優選，所述石墨烯-鎂合金基體材料的制備方法是先按上述配比稱取石墨烯粉末和鎂合金粉末，加入適量酒精進行超聲分散，然后20MPa等靜壓壓制，再以500℃真空燒結4小時，接著在450℃下擠壓成塊狀或棒狀，最后500℃固溶處理15小時，獲得塊狀或棒狀的石墨烯-鎂合金基體材料。

作為優選，所述預處理是先對所述石墨烯-鎂合金基體材料進行打磨拋光處理，然后用碳酸鈉溶液進行脫脂處理，接著依次用無水乙醇和去離子水進行超聲清洗，再烘干待用。

作為優選，所述納米二氧化鈦粉末和納米鈰粉末的質量比為1:（0.1-0.25）。

作為優選，電泳沉積時，直流電壓為30-50V，陰極與陽極的間距為20-30mm，電泳時間為10-20分鐘，電泳溫度為40-50℃。

作為優選，電泳完后，所述生物醫用材料用去離子水洗凈，并40℃烘干。