專利名稱：交流脈沖電化學(xué)法合成羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在醫(yī)用生物材料表面通過(guò)交流脈沖電化學(xué)法合成羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的制備方法，尤其涉及適用于人體骨損傷修復(fù)的生物金屬材料表面涂層的制備。
背景技術(shù)：
由于鈦合金具有優(yōu)異的耐蝕性能，力學(xué)性能也與骨相似，被廣泛應(yīng)用于外科植入體中。但鈦合金的血液相容性較差，不能與骨形成化學(xué)鍵合，難以促進(jìn)骨的生長(zhǎng)，因此對(duì)其表面改性具有極其重要的意義。表面改性材料中，磷酸鈣系列陶瓷涂層具有良好的生物相容性和生物活性，已經(jīng)成功地被應(yīng)用于臨床，尤其是羥基磷灰石(HA)備受關(guān)注。但HA涂層由于涂層和基體材料性質(zhì)差異較大，存在結(jié)合強(qiáng)度低易脫落等問(wèn)題，難以完全滿足臨床應(yīng)用的需要。因此本發(fā)明將氧化鈦與HA結(jié)合一體，采用交流脈沖電合成方法制備復(fù)合涂層， 以得到良好的力學(xué)性能和合適的生物性能。在交流脈沖電合成過(guò)程中，通過(guò)掃描電化學(xué)方法考察其主要工作原理為電位為負(fù)向時(shí)，在極短時(shí)間內(nèi)鈦合金表面電流較大位置處形成HA涂層；電位周期性轉(zhuǎn)變?yōu)檎驎r(shí)，合金表面未形成初始涂層位置生成氧化鈦涂層。電位周期轉(zhuǎn)變后，鈦合金表面形成HA 和氧化鈦彌散分布的復(fù)合涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在醫(yī)用金屬材料表面通過(guò)交流脈沖電化學(xué)法合成羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的方法，該方法旨在得到具有致密均勻HA-氧化鈦復(fù)合涂層。具體包括如下步驟①以鈣鹽、磷酸二氫鹽、去離子水配置電解液，316L不銹鋼電極為輔助電極，生物醫(yī)用金屬為工作電極，在電解槽中采用兩電極體系進(jìn)行電化學(xué)法合成；所述電化學(xué)法合成的參數(shù)為交流脈沖電位為110V，頻率700Hz，占空比為30%， 正向脈沖寬度70%，負(fù)向脈沖寬度50%，反應(yīng)時(shí)間為20 30min。②將步驟①制備的生物醫(yī)用金屬?gòu)?fù)合材料置于裝有IOOmL O. OOlmol/LNaOH溶液的高壓釜中，120°C 160°C下反應(yīng)4 8h，得到具有羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的生物醫(yī)用金屬。步驟①所述電解液中，鈣離子濃度為O. 042mol/L，磷酸二氫根濃度是O. 025mol/ L0優(yōu)選地，本發(fā)明所述鈣鹽為CaCl2或Ca (NO3) 2 ;所述磷酸二氫鹽為NaH2PO4或 NH4H2PO40優(yōu)選地，本發(fā)明所述生物醫(yī)用金屬為Ti6A14V合金或TiNi合金；本發(fā)明中生物醫(yī)用金屬需經(jīng)乙醇、丙酮超聲清洗，吹干后再作為工作電極進(jìn)行反應(yīng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果合成過(guò)程簡(jiǎn)單易行，所得復(fù)合涂層為HA與 TiO2彌散分布的單一涂層，Ca/P比為I. 671，復(fù)合涂層與基體間的結(jié)合力有很大提高，對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能及生物相容性都有很好的改進(jìn)。


圖I本發(fā)明實(shí)施例HA-氧化鈦復(fù)合涂層的XRD譜圖。圖2本發(fā)明實(shí)施例HA-氧化鈦復(fù)合涂層的SEM光譜圖。圖3本發(fā)明實(shí)施例HA-氧化鈦復(fù)合涂層橫截面的EPMA照片。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。生物醫(yī)用金屬預(yù)處理步驟如下Ti6A14V合金用水磨砂紙逐級(jí)打磨至600#，再在乙醇和丙酮中分別超聲清洗lOmin，冷風(fēng)吹干。實(shí)施例I①與處理后的Ti6A14V合金作為工作電極，316L不銹鋼電極為輔助電極；以 Ca(N03)2、NaH2P04和去離子水配置電解液，電解液中Ca (NO3)2濃度為O. 042mol/L，NaH2PO4濃度為O. 025mol/L，攪拌均勻；②將①中配制的電解液放入電解槽中進(jìn)行電沉積，相關(guān)參數(shù)為交流脈沖電位為110V，頻率700Hz，占空比為30%，正向脈沖寬度70%，負(fù)向脈沖寬度50%，反應(yīng)時(shí)間為 20mino③將②中制得的復(fù)合材料置于裝有IOOmL O. OOlmol/L NaOH溶液的高壓釜中， 140°C下反應(yīng)6h，得到具有羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層生物醫(yī)用金屬。本實(shí)施例所得生物醫(yī)用金屬的XRD譜圖、SEM照片、EDX能譜和側(cè)面EPMA照片分別由圖I、圖2、表I和圖3所示。HA-氧化鈦復(fù)合涂層的表面由Ca、P、0和Ti元素組成，HA 晶體的Ca-P為I. 671，Ti元素主要以TiO2形式存在。從圖4中可以得出，HA-氧化鈦復(fù)合涂層的厚度約為7 μ m。表I本發(fā)明實(shí)施例HA-氧化鈦復(fù)合涂層的EDX表格
權(quán)利要求
1.一種交流脈沖電化學(xué)法合成羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的方法，以含鈣離子和磷酸根離子的溶液作為電解液，經(jīng)交流脈沖電化學(xué)法合成均勻致密的復(fù)合涂層，包括如下步驟①以鈣鹽、磷酸二氫鹽、去離子水配置電解液，316L不銹鋼電極為輔助電極，生物醫(yī)用金屬為工作電極，在電解槽中采用兩電極體系進(jìn)行電化學(xué)法合成；所述電化學(xué)法合成的參數(shù)為交流脈沖電位為110V，頻率700Hz，占空比為30%，正向脈沖寬度70%，負(fù)向脈沖寬度50%，反應(yīng)時(shí)間為20 30min。②將步驟①制備的生物醫(yī)用金屬?gòu)?fù)合材料置于裝有IOOmL濃度為O.001mol/L NaOH溶液的高壓釜中，120°C 160°C下反應(yīng)4 8h，得到具有羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的生物醫(yī)用金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述交流脈沖電化學(xué)法合成羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的方法，其特征在于步驟①所述電解液中鈣離子濃度為O. 042mol/L，磷酸二氫根濃度為O.025mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述交流脈沖電化學(xué)法合成羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的方法， 其特征在于所述生物醫(yī)用金屬為Ti6A14V合金或TiNi合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述交流脈沖電化學(xué)法合成羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的方法，其特征在于所述鈣鹽為CaCl2或Ca (NO3) 2。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述交流脈沖電化學(xué)法合成羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的方法，其特征在于所述磷酸二氫鹽為NaH2PO4或NH4H2P04。
全文摘要
一種交流脈沖電化學(xué)法合成羥基磷灰石-氧化鈦復(fù)合涂層的方法，以含鈣離子和磷酸根離子的溶液作為電解液，經(jīng)交流脈沖電化學(xué)法合成均勻致密的復(fù)合涂層。本發(fā)明合成過(guò)程簡(jiǎn)單易行，所得復(fù)合涂層為HA與TiO2彌散分布的單一涂層，Ca/P比為1.671，復(fù)合涂層與基體間的結(jié)合力有很大提高，對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能及生物相容性都有很好的改進(jìn)。
文檔編號(hào)A61L27/42GK102605409SQ20111042769
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者吳波, 梁成浩, 黃乃寶 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)