金属植入物及其表面处理的方法技术

本发明专利技术公开一种金属植入物及其表面处理方法，该金属植入物表面具有多个微米级孔洞与多个纳米级孔洞，微米级孔洞与纳米级孔洞通过一阴极处理与一阳极处理反应产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，且特别有关于一种表面具有微 米级孔洞与纳米级孔洞共存的。
技术介绍
目前，在金属植入物(implant)表面形成多孔结构为有多种，例如离子喷涂 法(plasma spray process)、烧结法(sintering process)禾口扩散键结法(diffusion bonding process)。然而，上述的离子喷涂法(plasma spray process)经常形成对外部不连通的中空 孔洞使骨头无法长入，造成边界断裂。而上述的烧结法(sintering process)除了会形成 上述对外不连通的中空孔外，还会造成疲劳强度(fatigue strength)变差。因此离子喷涂 法与烧结法均被认为不能用于骨科用植入物的主体结构。此外，上述的扩散键结法，例如利用气相沉积技术(vapor deposition techniques)制成的多孔钽结构(porous tantalum structure)，虽能得到较佳的多层孔 洞结构，免除对外不连通孔洞的中空孔所造成的缺点，但该结构强度较差，因此易因弯曲力 (bending force)造成结构变型甚至破坏，而且该方法制成品成本昂贵，故不易被应用接受。因此，目前有一新方法为使用电化学阳极处理的方式在金属植入物(implant)表 面形成多孔结构，使表面粗糙度增加，以利金属植入物植入生物体内后细胞攀附促使伤口 愈合时间缩短，以改善上述不便。简单说来，电化学方式需以高电流密度方式进行实验，故实验所放出的高热会瞬 间达700 900°C，使表面产生微米级孔洞型态，此微米级孔洞大小介于0. 2um 7um之间。但是，使用高电流密度方式进行电化学实验，高电流密度的方式不仅耗能，且其表 面形成的多孔结构的孔径范围也仅限于只有微米级孔洞型态或只有纳米级孔洞型态，因 此，孔洞结构的大小变化被受限制。
技术实现思路
本专利技术提供一种金属植入物，金属植入物表面具有微米级孔洞与纳米级孔洞共 存，提高金属植入物表面孔洞结构的变化。本专利技术另提供一种金属植入物的表面处理的方法，利用低电流密度的电化学技术 制成，可降低能源消耗，更达到使表面粗糙度增加，以缩短金属植入物植入生物体内后伤口 愈合的时间。本专利技术提出一种金属植入物，其表面具有多个微米级孔洞与多个纳米级孔洞，微 米级孔洞与纳米级孔洞通过一阴极处理与一阳极处理反应产生。在本专利技术一实施例中，其中所述的金属植入物的材质为一钛金属、一钛合金或一 含钛元素的金属。在本专利技术一实施例中，其中所述的微米级孔洞的孔径介于0. Ium 200um之间，纳 米级孔洞的孔径介于20nm IOOnm之间。在本专利技术一实施例中，其中所述的阴极处理流程为将金属植入物置于阴极处，并 将一电极置于阳极处，且提供一电流于电极。在本专利技术一实施例中，其中所述的阳极处理流程为将金属植入物置于阳极处，并 将一电极置于阴极处，且提供一电流于金属植入物。本专利技术另提出一种金属植入物的表面处理方法，包括首先，提供一金属植入物以 及一槽体，槽体内置有一电极且含有一电解液。之后，将金属植入物置于阴极处，并将电极 置于阳极处，当电解液于一第一预设温度时，提供一第一电流于电极。之后，停止施加第一 电流后，将金属植入物置于阳极处，并将电极置于阴极处，当电解液于一第二预设温度时， 提供一第二电流于金属植入物，借此形成多个微米级孔洞与多个纳米级孔洞。最后，停止施 加第二电流。在本专利技术一实施例中，其中所述的金属植入物的材质为一钛金属、一钛合金或一 含钛元素的金属。在本专利技术一实施例中，其中所述的电极为一钛电极、一白金电极或为一石墨电极。在本专利技术一实施例中，其中所述的第二电流的施加方式为一电流阶梯式上升的方 式。在本专利技术一实施例中，其中所述的第一电流的电流密度为ICT1 IASD(amperage/ dm2)。在本专利技术一实施例中，其中所述的第二电流的电流密度为10_2 4ASD(amperage/ dm2)。在本专利技术一实施例中，其中所述的第一电流的通电时间为1分钟至240分钟之间。在本专利技术一实施例中，其中所述的第二电流的通电时间为5分钟至30分钟之间。在本专利技术一实施例中，其中所述的第一预设温度为10°C至50°C之间，较佳为25°C 至35°C之间。在本专利技术一实施例中，其中所述的第二预设温度为0°C至100°C时，较佳为10°C至 15°C之间。在本专利技术一实施例中，其中所述的微米级孔洞的孔径介于0. Ium 200um之间，纳 米级孔洞的孔径介于20nm IOOnm之间。在本专利技术一实施例中，其中所述的金属植入物在进行该阴极处理之前，可先进行 清洗润湿步骤。在本专利技术一实施例中，其中所述的清洗润湿步骤为将该金属植入物置于去离子水 中以超声波震荡5分钟；取出该金属植入物置于丙酮中利用超声波震荡5分钟，并再以去离 子水清洗并湿润；以及置该金属植入物于酒精中利用超声波震荡5分钟。综上所述，本专利技术提供金属植入物经阴极处理后阳极处理使金属植入物表面产生 微米级孔洞与纳米级孔洞共存的表面形态，包括0. Ium 200um的微米级孔洞与20nm IOOnm的纳米级孔洞，提高金属植入物表面孔洞结构的变化。此外，本专利技术通过低电流密度的电化学技术，在金属植入物表面产生微米级孔洞 与纳米级孔洞共存，低电流密度的电化学技术可降低能源消耗，更达到使表面粗糙度增加，以缩短金属植入物植入生物体内后伤口愈合的时间。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图， 作详细说明如下。附图说明图1是本专利技术金属植入物表面处理方法的流程图；以及图2A至图2C是金属植入物的表面SEM图。具体实施例方式图1是本专利技术金属植入物表面处理方法的流程图。请参阅图1，金属植入物表面处 理的方法包括首先，提供一金属植入物以及一槽体(步骤S100)，槽体内置有一电极且含 有一电解液。金属植入物的材质可为一钛金属、一钛合金或一含钛元素的金属。电极可为 一钛电极、一白金电极或为一石墨电极。需注意的是金属植入物，可先进行清洗润湿步骤，即将金属植入物置于去离子水 (DI Water)中以超声波(ultrasonic bath)震荡5分钟。之后，取出置于丙酮中利用超声 波震荡5分钟，并再以去离子水(DI Water)清洗并湿润。之后，置于酒精中利用超声波震 荡5分钟。之后，进行一阴极处理(步骤S200)，即将金属植入物置于阴极处，并将电极置于 阳极处，当电解液于一第一预设温度时，提供一第一电流于电极。这里所指的第一预设温度 指的是进行阴极处理时的反应温度，而第一电流指的是进行阴极处理时的外加电流。一般而言，阴极处理的反应温度可在室温下进行，即第一预设温度的范围可介于 10至50°C之间，而较佳则是介于25至35°C之间，第一电流的通电时间为可为1分钟至 240分钟之间，而较佳的处理时间则是为1分钟至10分钟，而第一电流的电流密度则可为 ICT1 IASD (amperage/dm2)。详细而言，本专利技术的阴极处理步骤为一种例用酸电解的方式进行，即将钛金属 材质的金属植入物置于阴极，以白金片置于阳极，1摩尔浓度的硫酸当电解液，在室温下以 ICT1 IASD的电流密度处理，处理时间为1分钟至10分钟，其中两电极间的距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属植入物，其特征在于，其表面具有多个微米级孔洞与多个纳米级孔洞，所述微米级孔洞与所述纳米级孔洞通过一阴极处理与一阳极处理反应产生。

【技术特征摘要】
一种金属植入物，其特征在于，其表面具有多个微米级孔洞与多个纳米级孔洞，所述微米级孔洞与所述纳米级孔洞通过一阴极处理与一阳极处理反应产生。2.根据权利要求1所述的金属植入物，其特征在于，该金属植入物的材质为一钛金属 或一钛合金或一含钛元素的金属。3.根据权利要求1所述的金属植入物，其特征在于，所述微米级孔洞的孔径介于 0. Ium 200um之间，所述纳米级孔洞的孔径介于20nm IOOnm之间。4.根据权利要求1所述的金属植入物，其特征在于，该阴极处理为将该金属植入物置 于阴极处，并将一电极置于阳极处，且提供一电流于该电极。5.根据权利要求1所述的金属植入物，其特征在于，该阳极处理为将该金属植入物置 于阳极处，并将一电极置于阴极处，且提供一电流于该金属植入物。6.一种金属植入物的表面处理方法，其特征在于，包括提供一金属植入物以及一槽体，该槽体内置有一电极且含有一电解液；将该金属植入物置于阴极处，并将该电极置于阳极处，当该电解液于一第一预设温度 时，提供一第一电流于该电极；停止施加该第一电流后，将该金属植入物置于阳极处，并将该电极置于阴极处，当该电 解液于一第二预设温度时，提供一第二电流于该金属植入物，借此形成多个微米级孔洞与 多个纳米级孔洞；以及停止施加该第二电流。7.根据权利要求6所述的表面处理方法，其特征在于，该金属植入物的材质为一钛金 属或一钛合金或一含钛元素的金属。8.根据权利要求6所述的表面处理方法，其特征在于，该电极为一钛电极或一白金电 极或为一石墨电极。9.根据权利要求6所述的表面处理方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鍏晴，陈婉婷，施威任，
申请(专利权)人：财团法人金属工业研究发展中心，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]