本发明专利技术提供了一种在医用钛或钛合金表面制备微纳米复合结构的方法。钛或钛合金经过磨光、清洗之后，采用喷砂或激光刻蚀形成微米粗糙结构，再进行碱液-酸处理或水热处理，以形成微纳米粗糙表面，最后对经过上述处理的钛或钛合金试样进行热处理。在钛或钛合金表面形成的微纳米复合结构有利于改善材料的亲水性及生物学性能。本发明专利技术具有工艺简便、成本低廉、效果明显、清洁环保、实用性强等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种对医用钛或钛合金进行表面改性的方法，该方法结合喷砂处理、激光刻蚀、碱液-酸处理、水热处理等方法，在基体表面形成微纳米复合结构，以改善材料的亲水性及生物学性能。
技术介绍
医用金属材料中，钛和钛合金因具有优良的耐腐蚀性、强度、韧性以及相对低廉的价格，广泛用于制造骨接板、人工关节、种植牙等硬组织植入体。在钛和钛合金表面形成微米粗糙结构，有利于植入体与骨组织形成机械锁合式结合，改善植入效果。进一步研究表明(1)采用成骨细胞进行实验，钛经过电解液刻蚀形成的微纳米结构表面促进了骨生长和骨形成，有利于临床植入体的早期固定Meng WY, et al. Osteoblast Behavioron Hierarchical Micro-/Nano-Structured Titanium Surface. Journal of BionicEngineering. 2011; 8 (3) : 234-41；(2)钛的微纳米结构表面促进了干细胞的分化,细胞的碱性磷酸酶产量和细胞矿化程度都高于磨光钛Chen XY, et al. Mesenchymal Stem CellsDifferentiation on Hierarchically Micro/Nano-Structured Titanium Substrates.Advanced Engineering Materials. 2012; 14(5) :B216_B23。因此，在医用钦及钦合金表面形成微纳米复合结构，不仅有利于植入早期的骨形成，也可增强植入体的长期稳定性。在金属基体上可采用喷涂“高硬度高附着力的微纳米结构TiO2涂层及其制备方法，专利申请号201110324750. O ;Yuan JH, et al. Fabrication and characterizationof hybrid micro/nano-structured hydrophilic titania coatings deposited bysuspension flame spraying. Applied Surface Science.2012;258 (17):6672-8 ；Xie YT,et al.Influence of hierarchical hybrid micro/nano-structuredsurface on biological performance of titanium coating. Journal ofMaterialsScience. 2012;47(3):1411-7”、真空沉积“Turkevych I, et al. HierarchicallyOrganized Micro/Nano-Structures of Ti02. Japanese Journal of AppliedPhysics. 2009;48 (6) :06FE02”、液相沉积“在不锈钢基底上制备微纳米二氧化钛强化传热和防垢涂层方法，专利申请号200910245168. 8”、溶胶-凝胶法“一种金属表面超双疏微纳米膜制备方法，专利申请号200510065816. 3”制备微纳米结构的二氧化钛涂层。但涂层方法不仅工艺过程较为复杂，而且存在膜层附着性问题，在硬组织修复场合的应用受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种，以改善材料的亲水性及生物学性能。为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的一种，其特征在于，包括下述步骤(I)将医用钛或钛合金用18(Tl200号砂纸逐级打磨，然后分别用去离子水、无水乙醇、丙酮超声清洗，晾干；(2)对步骤(I)预处理后的医用钛或钛合金进行喷砂粗化处理或激光刻蚀粗化处理，然后分别用去离子水、无水乙醇、丙酮超声清洗，晾干；(3)把经过步骤(2)粗化处理的医用钛或钛合金试样进行碱液-酸纳米化处理或者水热纳米化处理；(4)对步骤(3)纳米化处理后医用钛或钛合金试样进行热处理，温度400-500°C，时间 10-60min。上述方法中，所述喷砂粗化处理是采用粒径O. 2-lmm的氧化铝砂粒，在O.2-0. 8MPa的压力下对医用钛或钛合金表面进行喷砂，喷嘴与试件距离10mm，角度45°， 时间20s。所述激光刻蚀粗化处理是采用激光打标机在医用钛或钛合金表面均匀刻蚀出直线阵列，直线间距100-500 μ m。所述碱液-酸纳米化处理是把经过粗化处理的医用钛或钛合金试样浸泡于1.0-5.0mol/L的NaOH溶液中，60° C水浴条件下反应24h ;反应结束后取出试样，用去离子水浸洗后，放入O. lmol/L的稀盐酸中，室温放置12小时；最后取出试样，用去离子水多次清洗，晾干。所述水热纳米化处理是配制l-2mol/L的尿素水溶液，加入到以聚四氟乙烯容器为内衬的水热反应釜中，填充度约70%，把经过粗化处理的医用钛或钛合金试样浸入其中，封装后分别在120-170°C烘箱中处理24h;反应结束后取出试样，用去离子水浸泡过夜。本专利技术具有工艺简便、成本低廉、效果明显、清洁环保、实用性强等优点。以下结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图I是本专利技术实施例I纯钛试样经喷砂和碱液-酸处理后的表面形貌显微照片。其中(a)图为放大1000倍；(b)图为放大10万倍。图2是实施例2钛合金TLM试样经喷砂和碱液-酸处理后的表面形貌显微照片。其中(a)图为放大1000倍；(b)图为放大10万倍。图3是实施例3纯钛试样经喷砂和水热处理后的表面形貌显微照片。其中(a)图为放大1000倍；(b)图为放大10万倍。图4是实施例4钛合金TLM试样经喷砂和水热处理后的表面形貌显微照片。其中Ca)图为放大1000倍；(b)图为放大10万倍。图5是实施例5纯钛试样经激光刻蚀和碱液-酸处理后的表面形貌显微照片。其中(a)图为放大1000倍；(b)图为放大I万倍。图6是实施例6钛合金TLM试样经激光刻蚀和碱液_酸处理后的表面形貌显微照片。其中(a)图为放大1000倍；(b)图为放大I万倍。图7是实施例7纯钛试样经激光刻蚀和水热处理后的表面形貌显微照片。其中(a)图为放大200倍；(b)图为放大10万倍。图8是实施例8钛合金TLM试样经激光刻蚀和水热处理后的表面形貌显微照片。其中(a)图为放大200倍；(b)图为放大10万倍。具体实施例方式实施例I采用喷砂处理和碱液-酸处理在纯钛表面制备微纳米复合结构。把10 X 10 X L 2mm3的纯钛片用180、500、800、1200号砂纸逐级磨光，依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗，晾干。在喷砂机上，采用粒径约Imm的氧化铝砂粒，在O. 8MPa的压力下进行喷砂处理，喷嘴与试件距离10mm，角度45°，时间20s。把喷砂处理的纯钛试样经过超声清洗后，浸泡于5. Omol/L的NaOH溶液中，60° C水浴条件下反应24h。反应结束后取出试样，用去离子水浸洗后，放入O. lmol/L的稀盐酸中，室温放置12小时。然后取出 试样,用去离子水多次清洗,晾干。本例喷砂处理的表面较为粗糙，粗糙度Ra=L 28 μ m。在高倍下观察到试样表面有较为致密且均匀的纳米网状结构，因此钛表面形成了微纳米复合结构(参见图I本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在医用钛或钛合金表面制备微纳米复合结构的方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）将医用钛或钛合金用180~1200号砂纸逐级打磨，然后分别用去离子水、无水乙醇、丙酮超声清洗，晾干；（2）对步骤（1）预处理后的医用钛或钛合金进行喷砂粗化处理或激光刻蚀粗化处理，然后分别用去离子水、无水乙醇、丙酮超声清洗，晾干；（3）把经过步骤（2）粗化处理的医用钛或钛合金试样进行碱液？酸纳米化处理或者水热纳米化处理；（4）对步骤（3）纳米化处理后医用钛或钛合金试样进行热处理，温度400？500℃，时间10？60min。
【技术特征摘要】
1.一种在医用钛或钛合金表面制备微纳米复合结构的方法，其特征在于，包括下述步骤 (1)将医用钛或钛合金用18(Γ1200号砂纸逐级打磨，然后分别用去离子水、无水乙醇、丙酮超声清洗，晾干； (2)对步骤(I)预处理后的医用钛或钛合金进行喷砂粗化处理或激光刻蚀粗化处理，然后分别用去离子水、无水乙醇、丙酮超声清洗，晾干； (3)把经过步骤(2)粗化处理的医用钛或钛合金试样进行碱液-酸纳米化处理或者水热纳米化处理； (4)对步骤(3)纳米化处理后医用钛或钛合金试样进行热处理，温度400-500°C，时间10_60min。2.如权利要求I所述的在医用钛或钛合金表面制备微纳米复合结构的方法，其特征在于，所述喷砂粗化处理是采用粒径O. 2-lmm的氧化招砂粒,在O. 2-0. 8MPa的压力下对医用钛或钛合金表面进行喷砂，喷嘴与试件距离10mm，角度45°，时间20s。3.如权利要求I所述的在医用钛或钛合金表面制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：付涛，范吉堂，刘保国，苏苇，董兵辉，周益敏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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。