本发明专利技术公开一种医用镁合金基体表面Ca-P相生物活性防腐涂层的制备方法，即将医用镁合金基体依次经除油，酸蚀处理后作为阴极与电源负极连接，以钛板或石墨作为阳极，将阴极、阳极插入到电解液中，采用间歇电流诱导化学沉积法，通过控制电流密度5A/dm2，间歇时间10s在经过预处理的医用镁合金基体表面进行沉积处理10-40min，然后用去离子水冲洗干净，常温吹干，即在医用镁合金基体表面形成一层均匀、致密，且与镁合金基体结合力好的Ca-P相生物活性防腐涂层，且Ca-P相生物活性防腐涂层的厚度可控，防腐蚀效果好。另外，制备工艺简单，成本低廉，能耗低、生产效率高、易于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属 于镁合金表面防腐
技术介绍
与传统的不锈钢、钛合金等生物惰性材料相比，镁合金具有优越的生物力学性能、 生物相容性、体内可降解性能和无毒性等特点，有望成为生物可降解性新一代医用金属硬 组织材料。但由于镁标准电极电位非常负（E=_2. 37 V)，镁合金植入含有有机酸、氯离子等 多种电解质的生理体液中将会发生快速的腐蚀降解，导致植入体内的镁合金构件过早地丧 失结构稳定性和功能性，从而破坏组织的修复和生长，这种低耐蚀性限制镁合金在医学领 域的应用。 涂层技术已经被认定是提高镁合金及其制品耐蚀性的有效手段。传统的镁合金表 面涂层只单纯地注重于解决镁合金的耐蚀性，而对于植入体内的医用镁合金来说，施加于 其表面的涂层不仅要具有较高的抵抗外界环境腐蚀能力而且要对人体无害并具有生物相 容性。以无机磷酸盐为主要成分的Ca-P相由于其与人体骨质中无机成分相当，并具有较好 的抗磨损和腐蚀性能，已成为医用镁合金表面最具前景的生物活性防腐涂层。 目前在镁合金基体上获得Ca-P相涂层的制备技术主要有仿生法、溶胶-凝胶法、 微弧氧化法、等离子喷涂法、电沉积法及化学转化膜法。其中，化学转化膜法与其它技术相 比具有工艺简单、成本低、能耗小、成膜速度快、不受零部件产品形状的影响等优点，成为医 用镁合金表面改性处理中最具工业化应用前景的制备方法。 虽然化学转化膜法在医用镁合金表面改性处理上具有很多优点，但由于该方法在 成膜过程中无法柔性控制形核率及成膜反应的进程而导致其在成膜质量、膜层结构控制等 方面还存在明显不足，如，膜层不均匀、组织粗大疏松、内部存在裂纹、膜层薄(一般不超过 几个微米)，而且容易造成基体过分氧化腐蚀等。这些缺点都将影响医用镁合金在服役期间 的耐蚀性能和结构性能。
技术实现思路
本专利技术的为了解决上述医用镁合金表面成膜过程中无法柔性控制形核率及成膜 反应的进程而导致其在成膜质量、膜层结构控制等方面还存在明显不足，如，膜层不均匀、 组织粗大疏松、内部存在裂纹、膜层薄(一般不超过几个微米)，而且容易造成基体过分氧化 腐蚀等技术问题而提供， 该制备方法可以实现柔性控制Ca-P相形核率和成膜反应的进程，增加形核点，解决了直接 在镁合金基体上制备的Ca-P相生物活性防腐涂层存在膜层组织粗大、致密度低、内部裂纹 盛行、膜层结构和厚度无法控制等不足。所得的医用镁合金基体表面Ca-P相生物活性防腐 涂层具有形核率高、膜层覆盖均匀、厚度可控、致密度高的生物活性防腐Ca-P相涂层等特 点。 本专利技术的技术方案 ，即通过间歇电流诱 导化学沉积法在医用镁合金基体的表面制备一层Ca-P相生物活性防腐涂层，具体包括以 下步骤： (1 )、对医用镁合金基体表面进行预处理 将医用镁合金基体放入脱脂液中控制温度60°C浸泡3_5h进行除油，然后将医用镁合 金基体取出放入酸蚀液中室温下进行酸蚀处理0. 5-lmin以去除医用镁合金基体表面的氧 化膜，从而完成医用镁合金基体表面的预处理； 所述的医用镁合金基材可以是加工之前的原材料，也可以是镁合金原材料经加工之后 的镁合金板材、棒材等型材料，亦可以是镁合金零部件制品，本专利技术优选的实施例中以镁合 金板材为例； 所述的脱脂液，按每升计算，含IOg氢氧化钾、IOg磷酸三钠、2g乙二胺四乙酸，余量为 水；其中所述的乙二胺四乙酸还可以用乙二胺四乙酸二钠替代； 所述的酸蚀液为质量百分比浓度为75%的磷酸水溶液； (2)、将经预处理的医用镁合金基体作为阴极与电源负极连接，以钛板作为阳极，将阴 极、阳极插入到电解液中，采用间歇电流诱导化学沉积法，通过控制电流密度5A/dm2,间歇 时间IOs在经过预处理的医用镁合金基体表面进行沉积处理10-40min，然后用去离子水冲 洗干净，常温吹干，装袋备用，即在医用镁合金基体表面形成一层Ca-P相生物活性防腐涂 层； 所述的电解液，按每升计算，含20g氧化钙、50ml磷酸、IOg硝酸钙、Ig二水钼酸钠以及 2. 5g间硝基苯磺酸钠，余量为水，pH为2. 5 ;该电解液不同于以往报道的电化学沉积制备 Ca-P相涂层中所采用的偏中性或碱性的电解液； 上述施加于阴极板上电流一方面起到阴极保护作用，使镁合金基体可以在酸性更强的 化学转化液中成膜，另一方面，为阴极析氢提供更多额外电子，使镁合金基体在无法进行纯 化学转化成膜的弱酸性或偏中性的溶液中仍然可以成膜，起到加速成膜作用。因此，在电流 诱导化学沉积成膜过程中，适合成膜的电解液的PH值范围可以扩展到1-4. 5之间，而与纯 化学转化处理成膜法相比，电解液中钙磷成分调控范围更宽而成膜促进剂含量可以少加或 不加。 上述间歇电流诱导化学沉积法制备Ca-P相生物活性防腐涂层的过程中，通过调 控间歇式电流和间歇时间配比来柔性控制Ca-P相形核率、涂层组织结构和厚度。 本专利技术的有益效果 本专利技术的，实验证实， 其与现有化学转化膜法制备的Ca-P相涂层的膜层质量及耐蚀性相比，本专利技术所采用电流 诱导化学沉积法制备的Ca-P相生物活性防腐涂层与镁合金基体结合力好、膜层致密、覆盖 均匀且膜层厚度可控等优点，为医用镁合金实际应用提供更好的防腐蚀效果。 进一步，本专利技术的一种医用镁合金基体表面Ca-P相生物活性防腐涂层的制备方 法，制备工艺简单，成本低廉，能耗低、生产效率高、实用可行，而且通过电流诱导的引入不 仅可以避免纯化学转化膜法对镁合金基体造成的过分腐蚀，同时可以通过调控间歇式电流 和间歇时间配比来柔性控制Ca-P相生物活性防腐涂层的厚度，拓展了医用镁合金实际应 用范围。【附图说明】 图la、实施例1中所用医用镁合金板材AZ31表面的扫描电镜图； 图lb、实施例1中所得医用镁合金基体表面的Ca-P相生物活性防腐涂层的表面的扫描 电镜图； 图1C、对照实施例1所得医用镁合金基体表面的Ca-P相生物活性防腐涂层的表面的扫 描电镜图； 图2、实施例1中所用的医用镁合金板材AZ31、实施例1所得的表面具有Ca-P相生物 活性防腐涂层的医用镁合金板材AZ31、对照实施例1所得的表面具有Ca-P相生物活性防腐 涂层的医用镁合金板材AZ31的X射线衍射图谱； 图3、实施例1中对经预处理后的医用镁合金板材AZ31、实施例1所得的表面具有Ca-P 相生物活性防腐涂层的医用镁合金板材AZ31、对照实施例1所得的表面具有Ca-P相生物活 性防腐涂层的医用镁合金板材AZ31在模拟体液中的极化曲线。【具体实施方式】 下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术进一步阐述，但并不限制本专利技术。 实施例1 ，即通过间歇电流诱 导化学沉积法在医用镁合金基体的表面制备一层Ca-P相生物活性防腐涂层，具体包括以 下步骤： (1 )、对医用镁合金基体表面进行预处理 将医用镁合金基体放入脱脂液中控制温度60°C浸泡3-5h进行除油，然后将医用镁合 金基体取出放入到酸蚀液中室温下进行酸蚀处理40s以去除医用镁合金基体表面的氧化 膜，从而完成医用镁合金基体表面的预处理； 所述的医用镁合金基体为医用镁合金板材AZ31 (Al 3%，Zn 1%，Mn 0.2%，Fe 0. 005%, wt. %)； 所述的脱脂液，按每升计算，含IOg氢氧化钾、IOg磷酸三钠、2g乙二胺本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种医用镁合金基体表面Ca‑P相生物活性防腐涂层的制备方法，其特征在于该制备方法即通过间歇电流诱导化学沉积法在医用镁合金基体的表面制备一层Ca‑P相生物活性防腐涂层，具体包括以下步骤：（1）、对医用镁合金基体表面进行预处理 将医用镁合金基体放入脱脂液中控制温度60℃浸泡3‑5h进行除油，然后将医用镁合金基体取出放入酸蚀液中室温下进行酸蚀处理0.5‑1min以去除医用镁合金基体表面的氧化膜，从而完成医用镁合金基体表面的预处理；所述的脱脂液，按每升计算，含10g氢氧化钾、10g磷酸三钠、2g乙二胺四乙酸，余量为水；所述的酸蚀液为质量百分比浓度为75%的磷酸水溶液；（2）、将经预处理的医用镁合金基体作为阴极与电源负极连接，以钛板或石墨作为阳极，将阴极、阳极插入到电解液中，采用间歇电流诱导化学沉积法，通过控制电流密度5A/dm2，间歇时间10s在经过预处理的医用镁合金基体表面进行沉积处理10‑40min，然后用去离子水冲洗干净，常温吹干，即在医用镁合金基体表面形成一层Ca‑P相生物活性防腐涂层；所述的电解液，按每升计算，含20g氧化钙、50ml磷酸、10g硝酸钙、1g二水钼酸钠以及2.5g间硝基苯磺酸钠，余量为水，pH为2.5。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈喜训，张聪聪，成旦红，徐群杰，肖楚雄，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。