專(zhuān)利名稱(chēng)：醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備Al₂O₃薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎳鈦合金表面微弧氧化制備A1203薄膜的方法。
背景技術(shù)：
鎳鈦(NiTi)合金因其具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性等優(yōu)異性能而廣泛應(yīng)用于 牙科、骨科和心血管科等醫(yī)學(xué)各科臨床。由于醫(yī)用NiTi合金中Ni的含量高， Ni占合金原子百分比的50.5%~51.5%，研究表明醫(yī)用鎳鈦合金植入人體后， 由于體液對(duì)植入體表面腐蝕造成Ni離子析出，由于Ni離子溶出，合金表面 被腐蝕產(chǎn)生疏松反應(yīng)層，加劇了材料表面的磨損，而磨損產(chǎn)生的磨屑會(huì)嚴(yán)重 影響植入體的生物安全性。眾所周知，鎳是生物毒性元素，Ni離子有潛在的 致癌作用，因此NiTi合金在醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用和發(fā)展受到了質(zhì)疑。
Al203具有優(yōu)良的耐磨性、耐腐蝕性能、良好的生物相容性和高強(qiáng)度，常 用于承重髖和膝關(guān)節(jié)置換體及牙科植入體。因此表面有A1203薄膜的醫(yī)用鎳鈦 合金更為耐用、安全。由于醫(yī)用NiTi合金中鎳的原子百分比為50.5% 51.5%， 而Ni不是閥金屬，所以目前的微弧氧化方法不能在醫(yī)用NiTi合金表面微弧氧 化A1203薄膜。目前只能采用激光熔覆技術(shù)在醫(yī)用NiTi合金制備A1203薄膜， 但是激光熔覆技術(shù)對(duì)NiTi合金基體有熱影響，導(dǎo)致NiTi合金基體固有性能(如 形狀記憶效應(yīng)，力學(xué)性能等)降低和惡化，而且該技術(shù)屬于線(xiàn)性技術(shù)，難以 在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的醫(yī)用NiTi合金表面制備A1203薄膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前的微弧氧化方法不能在醫(yī)用NiTi合金表面 微弧氧化制備八1203薄膜及激光熔覆技術(shù)對(duì)合金基體有熱影響導(dǎo)致NiTi合金 基體固有性能降低和惡化，而且難以在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的醫(yī)用NiTi合金表面制備
Al203薄膜的缺陷，而提供的一種醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備Al203薄膜
的方法。
醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備Al203薄膜按以下歩驟處理 一、醫(yī)用鎳
鈦合金表面預(yù)處理；二、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的醫(yī)用鎳鈦合金放入工作液中，以NiTi 合金為正極、不銹鋼工作槽為負(fù)極，并在工作液溫度為10 40°C、雙向脈沖電 源、正脈沖電壓為200~600V、負(fù)脈沖電壓為0~300V、正負(fù)脈沖工作頻率為 30~3000Hz的條件下處理5 90min;三、NiTi合金蒸餾水沖洗3 4次后干燥， 即得到表面有A1203薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金；其中步驟二中所述工作液是濃度為 4g~20g/L的鋁酸鈉溶液。
本發(fā)明在醫(yī)用NiTi合金表面微弧氧化制備Al203薄膜，方法操作簡(jiǎn)單，
能耗低。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)本發(fā)明表面有Al203薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金的固有性能(如
XX、 XX)保持未變，其耐磨性、耐腐蝕性、生物相容性及強(qiáng)度大幅提高，在 人體內(nèi)使用更為安全。


圖1是具體實(shí)施方式
十五制備出的表面有Al203薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金的表 面Ab03薄膜X射線(xiàn)衍射圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備A1203薄膜 按以下步驟處理 一、醫(yī)用鎳鈦合金表面預(yù)處理；二、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的醫(yī)用 鎳鈦合金放入工作液中，以NiTi合金為正極、不銹鋼工作槽為負(fù)極，并在工 作液溫度為10 40°C、雙向脈沖電源、正脈沖電壓為200 600V、負(fù)脈沖電壓 為0~300V、正負(fù)脈沖工作頻率為30~3000Hz的條件下處理5 90min;三、NiTi 合金蒸餾水沖洗3 4次后干燥，即得到表面有Ab03薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金；其 中步驟二中所述工作液是濃度為4g 20g/L的鋁酸鈉溶液。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟一中醫(yī)
用鎳鈦合金表面預(yù)處理依次為去油、SiC砂紙打磨和超聲清洗。其它步驟及參
數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟三中
NiTi合金蒸餾水沖洗后自然干燥或在50 8(TC條件下烘干。其它步驟及參數(shù)與 實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二每升
工作液中還包括1 10g氫氧化鉀、1 3g次亞磷酸鈉、1 10g磷酸鈉、1 5g硅
酸鈉、1 3g六偏磷酸鈉、1 2g硼酸、1 2g四硼酸鈉、1 3g碳酸鈉或1 3g碳 酸氫鈉。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中工
作液溫度為15 35°C。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中雙
向脈沖電源、正脈沖電壓為300 500V。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中負(fù)
脈沖電壓為10 280V。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中負(fù)
脈沖電壓為(K50V。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中
正負(fù)脈沖工作頻率為60 1000Hz。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中在
恒壓力條件下處理10 80min。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是歩驟二中
所述工作液每升中含有15g鋁酸鈉和4g氫氧化鉀。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方 式一相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中 所述工作液每升中含有l(wèi)lg鋁酸鈉和8g磷酸鈉。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式 一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中 所述工作液每升中含有8g鋁酸鈉和3g六偏磷酸鈉。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施 方式一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中 所述工作液每升中含有15g鋁酸鈉和lg四硼酸鈉。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方 式一相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備A1203薄 膜按以下步驟處理 一、醫(yī)用鎳鈦合金表面預(yù)處理依次為去油、SiC砂紙打磨 和超聲清洗；二、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的醫(yī)用鎳鈦合金放入工作液中，以NiTi合金
為正極、不銹鋼工作槽為負(fù)極，并在工作液溫度為25 3(TC、雙向脈沖電源、 正脈沖電壓為400V、負(fù)脈沖電壓為200V、正負(fù)脈沖工作頻率為2000Hz、恒 壓力的條件下處理30min;三、NiTi合金蒸餾水沖洗3~4次后自然干燥，即 得到表面有八1203薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金；其中步驟二中所述工作液每升中含有 10g鋁酸鈉和2g次亞磷酸鈉。
本實(shí)施方式制備出的表面有Al203薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金其表面Ni離子含 量在3。/。以下。本實(shí)施方式制備出的表面有Al203薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金與GCr15 鋼球?qū)δサ哪Σ料禂?shù)為0.08，在0.9%NaCl的生理鹽水中的腐蝕電流密度為 1.0x10"°，陶瓷層與基體的拉伸結(jié)合強(qiáng)度〉30MPa。本實(shí)施方式制備出的表面 有A1203薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金的表面A1203薄膜X射線(xiàn)衍射圖如圖1所示，其 中"□"峰為A1203， " X "峰為NiTi。
權(quán)利要求
1、醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備Al2O3薄膜的方法，其特征在于醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備Al2O3薄膜按以下步驟處理一、醫(yī)用鎳鈦合金表面預(yù)處理；二、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的醫(yī)用鎳鈦合金放入工作液中，以NiTi合金為正極、不銹鋼工作槽為負(fù)極，并在工作液溫度為10～40℃、雙向脈沖電源、正脈沖電壓為200～600V、負(fù)脈沖電壓為0～300V、正負(fù)脈沖工作頻率為30～3000Hz的條件下處理5～90min；三、NiTi合金蒸餾水沖洗3～4次后干燥，即得到表面有Al2O3薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金；其中步驟二中所述工作液是濃度為4g～20g/L的鋁酸鈉溶液。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備^203薄膜的 方法，其特征在于步驟一中醫(yī)用鎳鈦合金表面預(yù)處理依次為去油、SiC砂紙打 磨和超聲清洗。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備Al203薄膜的 方法，其特征在于步驟三中NiTi合金蒸餾水沖洗后自然干燥或在50 8(TC條 件下烘干。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備八1203薄膜的 方法，其特征在于步驟二每升工作液中還包括1 10g氫氧化鉀、1 3g次亞磷 酸鈉、1 10g磷酸鈉、1 5g硅酸鈉、1 3g六偏磷酸鈉、1 2g硼酸、1 2g四 硼酸鈉、1 3g碳酸鈉或l 3g碳酸氫鈉。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備八1203薄膜的 方法，其特征在于步驟二中工作液溫度為15 35°C。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備八1203薄膜的 方法，其特征在于步驟二中雙向脈沖電源、正脈沖電壓為300 500V。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備八1203薄膜的 方法，其特征在于步驟二中負(fù)脈沖電壓為10~280V。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備八1203薄膜的 方法，其特征在于步驟二中負(fù)脈沖電壓為0 50V。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備Al203薄膜的 方法，其特征在于步驟二中正負(fù)脈沖工作頻率為60 1000Hz。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備A1203薄膜的 方法，其特征在于步驟二中在恒壓力條件下處理10~80min。
全文摘要
醫(yī)用鎳鈦合金表面微弧氧化制備Al₂O₃薄膜的方法，它涉及一種鎳鈦合金表面微弧氧化制備Al₂O₃薄膜的方法。它解決了目前的微弧氧化方法不能在醫(yī)用NiTi合金表面微弧氧化制備Al₂O₃薄膜及激光熔覆等技術(shù)對(duì)合金基體有熱影響導(dǎo)致NiTi合金基體固有性能降低和惡化，而且難以在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的醫(yī)用NiTi合金表面制備Al₂O₃薄膜的缺陷。本方法為一、預(yù)處理；二、微弧氧化；三、沖洗、干燥。本發(fā)明在醫(yī)用NiTi合金表面微弧氧化Al₂O₃薄膜，方法操作簡(jiǎn)單，能耗低。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)本發(fā)明表面有Al₂O₃薄膜的醫(yī)用鎳鈦合金的固有性能保持未變，其耐磨性、耐腐蝕性及生物相容性大幅提高，在人體內(nèi)使用更為安全。
文檔編號(hào)C25D9/06GK101187047SQ20071007279
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
發(fā)明者于德珍, 福 劉, 徐吉林, 王福平, 辛鐵柱 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)