一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于医用材料技术领域，尤其涉及一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料及其制备方法，其由纳米碳晶通过溶胶‑凝胶旋涂法涂覆于正畸不锈钢表面制成，本发明专利技术采用多层涂覆旋转涂覆法制备薄膜，使制备出的薄膜材料表面无裂痕或气孔，膜表面浸提颗粒分布均匀，不会发生团聚或局部析出晶体的现象，是理想的生物医学材料。

【技术实现步骤摘要】
一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料及其制备方法
本专利技术属于医用材料
，尤其涉及一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料及其制备方法。
技术介绍
正畸治疗过程中常导致牙齿压面脱矿，甚至龋坏，其脱矿原因在于固定正畸牙齿上的托槽带环等影响牙齿表面清洁，导致软垢、牙石形成，易致龋脱矿菌附着增多，进而造成牙面的酸化、脱矿现象出现，研究表明，变形链球菌、乳杆菌等与釉质脱矿相关，这些菌斑在医用装置表面附着增殖常引起机体发生炎症反应，最终可能导致治疗失败，如种植体脱落等，要预防机体炎症的发生首要条件是控制菌斑的形成，细菌粘附是细菌增殖并形成菌斑的第一步，因此，行之有效的方法是在现有材料表面包裹具有抗菌作用的涂层，通过改变生物材料表面性质，以预防、减少细菌粘附于医用装置表面，既能发挥基体材料良好的物理性能又赋予抗菌作用。纳米碳晶应用于生物材料，可赋予医疗装置良好的生物相容性、化学惰性、低摩擦、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优异的性能，同时，纳米碳晶具有抗菌性能，可抑制和阻止细菌在其表面增殖、扩散，可以避免与所接触组织的不良反应，因此将纳米碳晶涂覆在正畸不锈钢材料表面作为托槽使用非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料，其由纳米碳晶通过溶胶-凝胶旋涂法涂覆于正畸不锈钢表面制成。一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：1）原材料预处理：将正畸不锈钢板材表面打磨以后浸泡于稀盐酸中，再用丙酮和无水乙醇分别进行超声清洗，再用去离子水清洗，烘干备用；2）配置纳米碳晶溶液：将纳米碳晶置于聚乙烯吡咯烷酮水溶液中超声震荡，再于60-80℃的恒温水浴下搅拌3-5h，再在室温下用磁力搅拌器以1000-1500rpm的搅拌速率连续搅拌10-12h，即得纳米碳晶溶液；3）旋涂法镀膜：将步骤2）中制得的纳米碳晶溶液通过匀胶机涂覆在预处理的不锈钢表面，以2-3℃/min的升温速率升温到350-450℃，加热保温20-30min；重复以上处理过程4-5次，直至纳米碳晶薄膜的涂覆厚度达到450-550nm，再于45-50℃下干燥；4）退火后处理：将步骤3）中低温干燥的带有纳米碳晶涂层的不锈钢板材以2-3℃/min的升温速率升到600-700℃，在600-700℃加热保温15-20min进行退火处理。进一步的，所述步骤1）中正畸不锈钢板材的尺寸为10mm×10mm×1.5mm，用粒度为80#、180#、320#、600#、1200#的金相砂纸逐级水磨后再用绒布轮打磨抛光直至表面粗糙度达到0.02μm为止，正畸不锈钢板材在稀盐酸中浸泡的时间为3min，稀盐酸的浓度为0.1%，超声清洗的时间均为5min。进一步的，所述步骤2）中将2-10g纳米碳晶（纳米碳晶为在公告号为CN105384160B中记载的现有技术）加入到0.5mol/L的聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，纳米碳晶与聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度比为1.2：1，超声震荡处理的时间为30-40min，超声频率为20-30KHz，制得的纳米碳晶溶液的浓度为0.3-0.5mol/L。进一步的，所述步骤3）中匀胶机为高速KW-4A匀胶机，转速为2000-4000rpm，低速设置为0，高速设置为30s。本专利技术具有的优点是：1.本专利技术采用多层涂覆旋转涂覆法制备薄膜，使制备出的薄膜材料表面无裂痕或气孔，膜表面浸提颗粒分布均匀，不会发生团聚或局部析出晶体的现象；2.本专利技术制备纳米碳晶膜用在托槽表面有效降低了菌斑的形成，使其具有长期的抑菌作用；3.本专利技术在正畸不锈钢表面制备纳米碳晶膜，纳米碳晶膜和人牙有机体细胞具有良好的生物相容性，可以减轻矫治器如带环对口腔组织的刺激，减少炎症的发生，是理想的生物医学材料；4.本专利技术制备的纳米碳晶膜可提高其在氟环境中的抗腐蚀能力，对氟离子的侵蚀具有良好的防护作用；5.本专利技术在配制纳米碳晶溶液时加入适量的聚乙烯吡咯烷酮，使溶液中纳米碳晶分散比较均匀，成膜效果较好，令其单体结构中的一些基团可以将纳米碳晶络合起来形成框架，在低温干膜的过程中可以抑制纳米碳晶的析出现象。附图说明图1是细菌在不锈钢及纳米碳晶表面随时间生长的计数情况。具体实施方式实施例1一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料，其由纳米碳晶通过溶胶-凝胶旋涂法涂覆于正畸不锈钢表面制成。一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：原材料预处理：将正畸托槽不锈钢板材切割为10mm×10mm×1.5mm小方片，采用粒度为80#、180#、320#、600#、1200#的金相砂纸逐级水磨，绒布轮打磨抛光，使用表面粗糙度仪测量钢片表面粗糙度达到0.02μm，表面打磨以后浸泡于0.1%的稀盐酸中3min，再用丙酮和无水乙醇分别进行超声清洗5min，以去除杂质及油垢，再用去离子水清洗，烘干备用；配置纳米碳晶溶液：将2g纳米碳晶（纳米碳晶为在公告号为CN105384160B中记载的现有技术）置于0.5mol/L的聚乙烯吡咯烷酮水溶液中超声震荡，超声震荡时间为30min，频率20KHz，再于60℃的恒温水浴下搅拌3h，再在室温下用磁力搅拌器以1000rpm的速率连续搅拌10h，即得浓度为0.3mol/L的纳米碳晶溶液；旋涂法镀膜：制得的纳米碳晶溶液通过高速KW-4A匀胶机涂覆在预处理的不锈钢表面，其中，匀胶转速为2000rpm，低速设置为0，高速设置为30s，然后将湿膜置于平板炉上，以2℃/min的升温速率升温到350℃，加热保温20min除去其中残余的溶剂以及使聚乙烯吡咯烷酮完全分解；重复以上处理过程4-5次，直至纳米碳晶薄膜的涂覆厚度达到450nm，再于45℃下进行低温干燥；退火后处理：将经低温干燥的带有纳米碳晶涂层的不锈钢板材以2℃/min的升温速率升到600℃，在600℃加热保温15min进行退火处理。实施例2一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料，其由纳米碳晶通过溶胶-凝胶旋涂法涂覆于正畸不锈钢表面制成。一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：原材料预处理：将正畸托槽不锈钢板材切割为10mm×10mm×1.5mm小方片，采用粒度为80#、180#、320#、600#、1200#的金相砂纸逐级水磨，绒布轮打磨抛光，使用表面粗糙度仪测量钢片表面粗糙度达到0.02μm，表面打磨以后浸泡于0.1%的稀盐酸中3min，再用丙酮和无水乙醇分别进行超声清洗5min，以去除杂质及油垢，再用去离子水清洗，烘干备用；配置纳米碳晶溶液：将5g纳米碳晶（纳米碳晶为在公告号为CN105384160B中记载的现有技术）置于0.5mol/L的聚乙烯吡咯烷酮水溶液中超声震荡，超声震荡时间为35min，频率25KHz，再于70℃的恒温水浴下搅拌4h，再在室温下用磁力搅拌器以1200rpm的速率连续搅拌11h，即得浓度为0.4mol/L的纳米碳晶溶液；旋涂法镀膜：制得的纳米碳晶溶液通过高速KW-4A匀胶机涂覆在预处理的不锈钢表面，其中，匀胶转速为3000rpm，低速设置为0，高速设置为30s，然后将湿膜置于平板炉上，以2.5℃/min的升温速率升温到400℃，加热保温25mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料，其特征在于：其由纳米碳晶通过溶胶‑凝胶旋涂法涂覆于正畸不锈钢表面制成。

【技术特征摘要】
1.一种表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料，其特征在于：其由纳米碳晶通过溶胶-凝胶旋涂法涂覆于正畸不锈钢表面制成。2.如权利要求1所述的表面镀有纳米碳晶膜的正畸不锈钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）原材料预处理：将正畸不锈钢板材表面打磨以后浸泡于稀盐酸中，再用丙酮和无水乙醇分别进行超声清洗，再用去离子水清洗，烘干备用；2）配置纳米碳晶溶液：将纳米碳晶置于聚乙烯吡咯烷酮水溶液中超声震荡，再于60-80℃的恒温水浴下搅拌3-5h，再在室温下用磁力搅拌器以1000-1500rpm的搅拌速率连续搅拌10-12h，即得纳米碳晶溶液；3）旋涂法镀膜：将步骤2）中制得的纳米碳晶溶液通过匀胶机涂覆在预处理的不锈钢表面，以2-3℃/min的升温速率升温到350-450℃，加热保温20-30min；重复以上处理过程4-5次，直至纳米碳晶薄膜的涂覆厚度达到450-550nm，再于45-50℃下干燥；4）退火后处理：将步骤3）中低温干燥的带有纳米碳晶涂层的不锈钢板材以2-3℃/min的升温速率升到600-700℃，在600-700...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，文炯，刘永奇，郭留希，杨晋中，苏崇，
申请(专利权)人：郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41