一种自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法技术

本发明专利技术一种自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法，属于功能材料及镁合金表面防腐技术领域；包括步骤1)镁合金表面预处理，将镁合金表面打磨光滑，然后超声清洗；步骤2)将预处理后的镁合金进行激光加工处理，加工完成后将镁合金清洗干燥；步骤3)将经过步骤2)得到的镁合金表面进行水热反应，反应后将镁合金清洗干燥；步骤4)将在步骤3)得到的镁合金表面浸泡在MnCl2·

【技术实现步骤摘要】
一种自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料及镁合金表面防腐
，尤其涉及一种自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]水热处理是指在特制的密闭反应器高压釜中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行材料处理的一种有效方法。水热处理所制备的涂层具有分散性好、晶型易于控制等优点，水热法是目前用于制备镁合金表面防腐涂层最常用的一种加工方法。
[0003]镁合金作为新型可降解医用金属植入材料，已成为生物材料领域研究热点，越来越受到生物、材料和医学界的关注和重视。但镁是一种化学性质极为活泼的金属，在腐蚀环境中镁及其合金极易腐蚀，极大限制其在临床上的应用。提高镁合金耐腐蚀性、延长其使用寿命方面主要方法有：微合金化、组织调控、表面处理和制备功能化涂层等，其中应用比较广泛、行之有效的方法是通过表面处理在镁合金表面制备具有防腐蚀性能的涂层。表面处理提供了镁合金材料作为植入材料应用的另外一种可能性，各种表面处理技术有效地弥补和完善了镁合金材料的缺陷。但医用金属材料在植入手术过程中不可避免的与周围组织发生摩擦磨损，导致膜层破损基体金属露出，人体腐蚀环境中，致使镁合金受到腐蚀介质侵蚀。
[0004]因此现有技术中亟需开发出一种既能提高镁合金耐腐蚀性又能自愈合的涂层制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提到的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的一种自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法的具体技术方案如下：
[0007]一种自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
[0008]步骤1)镁合金表面预处理，将镁合金表面打磨光滑，然后超声清洗；
[0009]步骤1)的作用为：使镁合金表面光滑，去除杂质，使表面均匀、平整，有利于在镁合金表面构建形状规则的微坑阵列结构。
[0010]步骤2)将预处理后的镁合金进行激光加工处理，加工完成后将镁合金清洗干燥；
[0011]步骤2)的作用为：通过激光加工在镁合金表面构建形状规则的微坑结构。
[0012]步骤3)将经过步骤2)得到的镁合金表面进行水热反应，反应后将镁合金清洗干燥，制备出LTS
‑
Mg涂层；
[0013]步骤3)的作用为：通过与NaOH溶液的水热反应，使激光加工镁合金表面层层覆盖
有六边形纳米片，获得LTS
‑
Mg涂层。
[0014]步骤4)将在步骤3)得到的镁合金表面浸泡在MnCl2·
4H2O溶液中，浸泡结束后取出自然干燥，获得LTS/Mg
‑
Mn涂层。
[0015]步骤4)的作用为：将Mn
2+
沉积到涂层表面的微纳米结构中，形成LTS/Mg
‑
Mn涂层。
[0016]本专利技术采用一系列简单易操作且成本低廉的加工工艺在AZ91D镁合金表面制备出具有持久耐腐蚀和活性自愈能力的LTS/Mg
‑
Mn涂层。将激光加工和水热处理相结合制备出具有微纳米复合结构的LTS
‑
Mg涂层，为Mn
2+
提供更牢固的容器，通过浸泡处理将Mn
2+
沉积在试样表面赋予镁合金表面活性自愈能力，Mg(OH)2膜层释放出Mn
2+
与Mg
2+
和OH
‑
反应生成具有3D微纳米复合结构的Mn3O4/Mg
‑
Mn LDH，修复划痕区域，并排出膜层中的Cl
‑
。
[0017]进一步，所述步骤1)中镁合金表面预处理的方法为水砂纸机械抛光，依次采用400#、800#、1200#、1500#、2000#砂纸对镁合金进行逐级打磨直至表面光滑。
[0018]进一步，所述步骤1)中选用无水乙醇进行超声清洗，超声清洗的时间为5
‑
10min。
[0019]进一步，所述步骤2)中激光加工处理时所用激光束的波长为1064nm，重复频率为20kHz，脉宽为100ns。激光加工采用点阵列扫描方式，点点间距为40μm，激光能量密度和扫描速度分别为22.95J/cm2和500mm/s。本专利技术中，专利技术人发现只有采用上述激光加工参数，才能在镁合金表面构建形状规律的微坑阵列。
[0020]进一步，所述步骤2)中清洗时采用去离子水冲洗，60
‑
70℃干燥，干燥的时间为30
‑
60min。
[0021]进一步，所述步骤3)的水热反应中将激光加工镁合金表面放入33ml的2mol/L的NaOH溶液中，环境温度为180℃，反应时间为200min。本专利技术中，专利技术人发现只有采用上述反应时间和环境温度，才能在激光加工镁合金表面制备出形状规律、均匀致密且膜层厚度较大的Mg(OH)2膜层，才能更加有利于Mn
2+
的储存。
[0022]进一步，所述步骤3)中在清洗时采用去离子水冲洗，60
‑
70℃干燥，干燥的时间为30
‑
60min。
[0023]进一步，所述步骤4)中MnCl2·
4H2O溶液浓度为12g/L，试样放入溶液中浸泡时间为6h，室温环境中自然风干。
[0024]上述制备方法得到的镁合金具有持久防腐蚀和智能自愈合能力，镁合金表面覆盖有形状规律的微坑阵列，微坑直径约为40μm，六边形纳米片层层覆盖在微坑表面，尺寸在100nm
‑
200nm之间，膜层厚度约为23μm。
[0025]本专利技术制备的LTS/Mg
‑
Mn涂层，所形成的微纳米复合结构和膜层厚度，是专利技术人通过研究其表面性能得到的，专利技术人发现只有在上述厚度范围和尺寸范围内才能够达到优异的耐腐蚀性和智能自愈合能力。
[0026]本专利技术的一种自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法具有以下优点：
[0027](1)本专利技术在镁合金基体上采用激光加工、水热反应和浸泡的复合方法制备LTS/Mg
‑
Mn涂层，表面的微孔阵列和Mg
‑
Mn Mg(OH)2微纳米复合结构能够有效的隔离腐蚀溶液对镁合金基体的侵蚀，在实现优化镁合金基体耐腐蚀性能的同时，改良增加智能自愈合能力，进而有效地延长镁合金的使用寿命；
[0028](2)本专利技术通过将激光加工和水热反应相结合，在激光加工的基础上，通过微坑结构用于提高镁合金表面的粗糙度，增加Mg
‑
Mn Mg(OH)2的附着面积，使镁合金基体具备良好
耐腐蚀性能的前提下，赋予表面智能自愈合能力，进一步提高镁合金的耐腐蚀性和耐久性；
[0029](3)本专利技术的原料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：步骤1)镁合金表面预处理，将镁合金表面打磨光滑，然后超声清洗；步骤2)将所述步骤1)预处理后的镁合金进行激光加工处理，加工完成后将镁合金清洗干燥；步骤3)将经过所述步骤2)得到的镁合金表面放入NaOH溶液中进行水热反应，反应后将镁合金清洗干燥；步骤4)将在所述步骤3)得到的镁合金表面浸泡在MnCl2·
4H2O溶液中，浸泡结束后取出自然干燥，获得LTS/Mg
‑
Mn涂层；所述LTS/Mg
‑
Mn涂层为镁合金表面覆盖的形状规律微纳米级复合结构，微坑直径约为40μm，尺寸在100nm
‑
200nm的六边形纳米片层层覆盖在微坑表面，膜层厚度约为23μm。2.根据权利要求1所述的自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中镁合金表面预处理的方法为水砂纸机械抛光，依次采用400#、800#、1200#、1500#、2000#砂纸对镁合金进行逐级打磨直至表面光滑。3.根据权利要求1所述的自愈合能力医用镁合金活性防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中选用无水乙醇进行超声清洗，超声清洗的时间为5
‑
10min。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡倩倩，徐爱群，吴立军，吴瑞明，杨育梅，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：