一种锌合金表面磷酸锌化学转化膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及生物医用金属材料表面改性领域，具体涉及一种可降解锌合金表面磷酸锌化学转化膜及其制备方法。为了解决锌合金降解过程中锌离子的过度释放的问题。本发明专利技术提供一种用于在锌合金上形成磷酸锌化学转化膜的化学转化液，化学转化液包括磷酸溶液、硝酸溶液。利用本发明专利技术的化学转化液制备的磷酸锌化学转化膜能够抑制锌合金降解过程中锌离子的过度释放，实现对锌合金基体的有效保护，改善锌合金的生物相容性和抗菌性能，对进一步提高锌合金基体植入体的临床应用效果具有潜在的意义。植入体的临床应用效果具有潜在的意义。植入体的临床应用效果具有潜在的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种锌合金表面磷酸锌化学转化膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物医用金属材料表面改性领域，具体涉及一种可降解锌合金表面磷酸锌化学转化膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]锌及锌合金因其重要的生理作用和良好的降解性能，目前已经成为一种很有前途的生物可降解金属。锌合金的强度和塑性显著提高，弥补了纯锌在力学性能上的不足。然而，在降解的过程中，由于锌离子的过度释放，影响了锌合金的细胞相容性和抗菌性能。因此，对锌合金进行表面改性赋予其生物功能化表面是进一步提高其细胞相容性和抗菌性能的有效手段。磷酸盐化学转化法可以通过基体金属与溶液界面处发生化学及电化学反应在金属表面生成一层不溶性膜层，该方法制备的膜层主要由磷酸盐相组成，通过设计转化工艺参数，可以得到不同物相、成分及结构组成的膜层体系。
[0004]锌是人体的必要元素，能够参与许多重要的生理功能。锌离子能够促进成骨细胞的分化，抑制破骨细胞分化，在刺激骨生长和矿化方面具有重要的作用。此外锌能够抑制细菌感染，还可以通过氧化还原信号通路维持心脏功能。因此在可降解锌合金表面制备含锌的磷酸盐转化膜，能够赋予锌合金生物功能化表面，提高其生物相容性和抗菌性能。材料的表面形貌和结构能够显著影响血液相容性、细胞相容性和抗菌性能，目前已有报道证明微/纳米尺度的包覆结构可以显著提高成骨前细胞和血管内皮细胞的活力、粘附和分化，显著降低血小板和大肠杆菌的粘附，生物功能化膜层能够提高材料生物相容性和抗菌性能以及控制降解速率。
[0005]现有技术中，有很多在钛及钛合金表面制备化学转化膜的方法。比如，通过对钛基体进行强碱溶液预处理后进行化学转化，最后通过热处理得到了磷酸钛锌化学转化膜；通过施加电流场完成磷酸锌化学转化，在钛表面得到磷酸锌转化膜；将预处理后的基体钛或钛合金与腐蚀电位相对较低的金属进行耦合，耦合后通过化学转化得到钛及钛合金表面化学转化膜。
[0006]目前，在钛及钛合金表面制备化学转化膜的方法已经比较成熟，但是如何在锌合金表面制备磷酸锌化学转化膜还未见报道。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出一种锌合金表面磷酸锌化学转化膜及其制备方法和应用，通过在化学液中添加成膜物质，实现可降解锌合金表面磷酸锌化学转化膜的制备。通过磷酸锌膜层的包覆，进一步提高锌合金基体的生物相容性和抗菌性能，改善其临床应用效果。
[0008]为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0009]本专利技术的第一方面，提供一种用于在锌合金上形成磷酸锌化学转化膜的化学转化液，化学转化液包括磷酸溶液、硝酸溶液。
[0010]本专利技术的第二方面，提供一种锌合金表面磷酸锌转化膜的制备方法，使用上述的化学转化液，利用化学转化法在锌合金表面制备磷酸锌转化膜；
[0011]本专利技术的第三方面，提供一种锌合金表面磷酸锌化学转化膜，通过上述方法制备得到。
[0012]本专利技术的第四方面，提供一种表面改性锌合金，包括锌合金基体和附着于锌合金基体表面的磷酸锌化学转化膜。
[0013]本专利技术的第五方面，提供上述表面改性锌合金作为植入体材料的应用。
[0014]本专利技术一个或多个实施例具有以下有益效果：
[0015](1)本专利技术从锌元素具有的独特生物学功能出发，通过磷酸盐化学转化方法在锌合金表面制备出了由磷酸锌晶体相组成的生物功能性膜层。该化学转化膜赋予锌合金生物功能性表面，改善其生物相容性和抗菌性能。
[0016](2)本专利技术赋予了锌合金基体生物功能性表面，制备出来的磷酸锌涂层不仅致密均匀，而且磷酸锌晶体颗粒细小，可以实现对锌合金基体进行有效保护，能够抑制锌离子的过度释放，从而改善锌合金的生物相容性和抗菌性能，对进一步提高锌合金基体植入体的临床应用效果具有潜在的意义。
[0017](3)本专利技术的制备方法常温下即可完成，工艺简单、成本低，得到的膜层均匀、完整，晶粒细小致密。
[0018](4)本专利技术中锌离子由锌合金基体提供，无需提供外来锌源，通过调控转化时间，可以在不改变膜层元素及物相组成的前提下，实现连续磷酸锌膜层的制备。
附图说明
[0019]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0020]图1为本专利技术实施例1
‑
4制备的锌合金表面磷酸锌化学转化膜的X射线衍射图。
[0021]图2为本专利技术实施例1
‑
4制备的锌合金表面磷酸锌化学转化膜的场发射扫描电镜图像；
[0022]图2中A为实施例1制备的锌合金表面磷酸锌化学转化膜的场发射扫描电镜图像，
[0023]图2中B为实施例2制备的锌合金表面磷酸锌化学转化膜的场发射扫描电镜图像，
[0024]图2中C为实施例3制备的锌合金表面磷酸锌化学转化膜的场发射扫描电镜图像，
[0025]图2中D为实施例4制备的锌合金表面磷酸锌化学转化膜的场发射扫描电镜图像。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
[0027]除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意
义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本专利技术方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
[0028]为了解决锌合金在降解过程中，由于锌离子的过度释放，影响锌合金的细胞相容性和抗菌性能的问题。
[0029]本专利技术的第一方面，提供一种用于在锌合金上形成磷酸锌化学转化膜的化学转化液，化学转化液包括磷酸溶液、硝酸溶液。在钛及钛合金基体表面转化膜的制备过程中，基体表面极易形成致密的氧化膜。由于致密氧化膜的保护作用，钛及钛合金基体仅仅提供了电耦合时的电位差，却并未参与转化反应。专利技术人发现，可降解锌合金在转化的过程中通过降解可以提供一定量的锌离子，这部分锌离子可以直接参与化学反应形成化学转化膜。本申请的化学转化液不提供锌离子，本申请的磷酸锌化学转化膜，提供锌离子的物质为锌合金基体，无需提供外来锌源。本申请的化学转化液成分简单，可以防止引入其他阳离子参与形成膜层，进而干扰磷酸锌晶体相的生成。硝酸溶液不仅参与成膜，引入的可以起到促进剂的作用，且不会影响膜层物相组成。
[0030]在一些实施例中，所述化学转化液还包括促进剂，优选的，所述促进剂为Ca(NO3)2·
4H2O、NaClO3、NaNO3、C6H8O7·
H2O中的一种或多种；优选的，化学转化液中各物质的浓度为：磷酸0.1
‑
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在锌合金上形成磷酸锌化学转化膜的化学转化液，其特征在于，化学转化液包括磷酸溶液、硝酸溶液。2.如权利要求1所述的化学转化液，其特征在于，还包括促进剂，优选的，所述促进剂为Ca(NO3)2·
4H2O、NaClO3、NaNO3、C6H8O7·
H2O中的一种或多种；优选的，化学转化液中各物质的浓度为：磷酸0.1
‑
0.3mol/L、硝酸0.3
‑
0.6mol/L、促进剂0.01
‑
0.1mol/L。3.一种锌合金表面磷酸锌转化膜的制备方法，其特征在于，使用权利要求1
‑
2任一项所述的化学转化液，利用化学转化法在锌合金表面制备磷酸锌转化膜；优选的，提供磷酸根离子的物质为H3PO4；提供锌离子的物质为锌合金基体。4.如权利要求3所述的锌合金表面磷酸锌转化膜的制备方法，其特征在于，将化学转化液进行还原铁粉处理，得到熟化液，将锌合金基体与铁夹子耦合后浸泡于熟化液中进行化学转化处理，得到化学转化膜；优选的，化学转化液进行还原铁粉熟化处理的方法为：向化学转化液中加入还原铁粉1
‑
5g，在20
‑
35℃静置熟化12
‑
24h，即得熟化液；优选的，化学转化处理的温度为20
‑
35℃，转化时间为30s
‑
60min；进一步优选的，转化时间为30s
‑
15m...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖桂勇，杜春苗，吕宇鹏，黄圣运，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：