一種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法及輔助設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法，包括表面預(yù)處理和電解拋光，所述的預(yù)處理為：將鎂合金介入器械在預(yù)處理水溶液中于40－70℃超聲清洗5－30min，然后再置于無(wú)水乙醇中超聲清洗5－20min；1L預(yù)處理水溶液組成為：磷酸鈉5－50g，氫氧化鈉5－40g，硅酸鈉10－100g，余量為蒸餾水。本發(fā)明中選用的預(yù)處理水溶液，電解拋光液具有很好的生物相容性，表面處理效果較好，適用于大多數(shù)鎂合金介入器械。而且相關(guān)的輔助設(shè)備夾持方式獨(dú)到方便，能保證產(chǎn)品的均勻拋光，可同時(shí)夾持多個(gè)不同種類(lèi)的樣品，適用于網(wǎng)狀，棒狀，管狀，板狀等各種形狀的介入器械的電化學(xué)拋光。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法及輔助設(shè)備
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法及輔助設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]鎂是人體必需的常量元素之一，是人體內(nèi)居第四位的金屬元素，主要分布于細(xì)胞內(nèi)參與一系列新陳代謝過(guò)程，且鎂的標(biāo)準(zhǔn)平衡電位較負(fù)(-2.37V)，極易在人體環(huán)境中腐蝕降解，因此鎂及鎂合金具有發(fā)展生物可降解材料的天然優(yōu)勢(shì)，適合于制備可降解植入材料。
[0003]近年來(lái)，鎂合金材料受到了人們的特別關(guān)注，被稱(chēng)為是一種革命性的醫(yī)用金屬材料，多個(gè)國(guó)家的研究者先后開(kāi)展了大量的基礎(chǔ)及應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究，取得了令人矚目的積極成果。目前，將鎂合金用作醫(yī)療器械的研究開(kāi)發(fā)十分迅速，其發(fā)展基本沿著“從體外到體內(nèi)，從動(dòng)物到人體”軌跡逐漸深入。德國(guó)B1tronik公司開(kāi)發(fā)了以WE43為主要成分的可吸收鎂合金血管支架產(chǎn)品，并率先在世界范圍內(nèi)的八個(gè)國(guó)際臨床試驗(yàn)基地開(kāi)展了相關(guān)的臨床試驗(yàn)，正在進(jìn)行歐盟CE認(rèn)證，有望不久的將來(lái)在臨床治療中獲得廣泛應(yīng)用。
[0004]但是，如果鎂合金介入器械的表面處理不好，就會(huì)影響到醫(yī)療器械的載藥和植入。尤其在鎂合金介入器械的前期加工過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)管材、板材和絲材表面不平整光滑，在管材、板材的激光切割和絲材的焊接過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)毛刺和產(chǎn)物飛濺以及表面氧化，這些嚴(yán)重影響到鎂合金介入器械的表面質(zhì)量。因此很有必要對(duì)鎂合金介入器械表面進(jìn)行后期處理。限于鎂合金介入器械的特殊形狀，機(jī)械拋光無(wú)法發(fā)揮作用，因此開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)便、實(shí)用的鎂合金介入器械的電化學(xué)拋光工藝和相關(guān)設(shè)備很重要。
[0005]在鎂合金介入器械的電化學(xué)拋光、涂層和藥物加載過(guò)程中，為保證鎂合金介入器械得到充分均勻的表面處理，如何夾持和旋轉(zhuǎn)則是另外一個(gè)需要解決的難題，因此，開(kāi)發(fā)出一種簡(jiǎn)便易行的鎂合金介入器械電化學(xué)拋光用輔助設(shè)備也很有必要。
[0006]當(dāng)前，關(guān)于鎂合金介入器械的電解拋光技術(shù)的相關(guān)論述較少，江陰法爾勝佩爾新材料科技有限公司陳慶福、沙貴淸公開(kāi)了一種可生物降解鎂合金血管支架體的加工制備方法，但是其拋光液中含有對(duì)人體有害物質(zhì)，且在非常溫下進(jìn)行。上海交通大學(xué)章曉波、袁廣銀等公開(kāi)了可降解鎂合金血管內(nèi)支架的電化學(xué)拋光方法，該方法健康環(huán)保，但是其拋光結(jié)果不穩(wěn)定，且操作復(fù)雜。關(guān)于鎂合金介入器械的電解拋光輔助設(shè)備的相關(guān)論述幾乎沒(méi)有，這種設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中又具有很大意義。因此，迫切需要一種更加綠色高效的拋光技術(shù)和簡(jiǎn)便易行的輔助設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明目的在于提供一種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法及輔助設(shè)備，該方法及設(shè)備操作簡(jiǎn)便，拋光效果好。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法，包括表面預(yù)處理和電解拋光，所述的預(yù)處理為:將鎂合金介入器械在預(yù)處理水溶液中于40 - 70°C超聲清洗5 - 30min，然后再置于無(wú)水乙醇中超聲清洗5 - 20min ；1L預(yù)處理水溶液組成為:磷酸鈉5 — 50g，氫氧化鈉5 - 40g，硅酸鈉10 - 100g，余量為蒸餾水。超聲清洗機(jī)的功率可選擇20 - 60Hz。
[0009]具體的，所述鎂合金為鎂鋅系、鎂鋁系或鎂稀土系鎂合金。本發(fā)明中磷酸選用質(zhì)量含量> 85%的溶液(分析純)。
[0010]所述的電解拋光為:將表面預(yù)處理過(guò)的鎂合金介入器械夾持好后置于電解液中，在常溫下進(jìn)行電解拋光；陰極材料為環(huán)形網(wǎng)狀不銹鋼電極，拋光電壓為10 - 20V，拋光電流為0.10 — 0.20A,電極距離為60 - 100mm，拋光時(shí)間為I — 5min。
[0011]所述的電解液由磷酸、檸檬酸、丙三醇和無(wú)水乙醇組成；1L電解液的成分比例為:磷酸100 - 500ml，檸檬酸2 — 8g，丙三醇10 — 100ml，余量為無(wú)水乙醇。
[0012]適用于上述鎂合金介入器械電化學(xué)處理方法的輔助設(shè)備，該輔助設(shè)備包括傳動(dòng)裝置和夾持裝置，所述的傳動(dòng)裝置是由太陽(yáng)齒輪、行星齒輪組和內(nèi)齒圈組成的行星輪系，行星齒輪組位于太陽(yáng)齒輪和內(nèi)齒圈之間，電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)齒輪自轉(zhuǎn)。行星齒輪組自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。太陽(yáng)齒輪的直徑為20 - 200mm，太陽(yáng)齒輪與行星齒輪的直徑比為I 一 20，太陽(yáng)齒輪轉(zhuǎn)速為5 —15轉(zhuǎn)/分。夾持裝置與傳動(dòng)裝置中的行星齒輪軸相連。
[0013]所述的夾持裝置包括連接管和與連接管固定連接的中間粗、兩端細(xì)的柱形管；類(lèi)似橢圓的柱形結(jié)構(gòu)，橢圓短軸半徑為3 — 1mm,長(zhǎng)軸為15 — 40mm,夾持內(nèi)徑0.5 — 10mm。主要用以?shī)A持呈中空柱形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的介入器械，如血管支架等。
[0014]所述的夾持裝置包括連接管和與連接管固定連接的倒U型夾具，該倒U型夾具的一側(cè)內(nèi)壁設(shè)有突錐和凹槽，另一側(cè)與突錐和凹槽相對(duì)應(yīng)的位置處分別設(shè)有緊固螺釘。倒U型夾具兩側(cè)的間距為5 - 40mm。主要用以?shī)A持板狀、螺釘?shù)炔煌Y(jié)構(gòu)的介入器械。
[0015]所述的夾持裝置包括連接管和與連接管固定連接的弧形夾具，該弧形夾具由不銹鋼管半剖開(kāi)的兩片半圓組成(直徑5 - 20mm，壁厚2 — 5mm)，上端設(shè)有緊固螺紋和螺母，主要用以?shī)A持棒狀、管狀等結(jié)構(gòu)的介入器械。
[0016]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
采用本發(fā)明方法和設(shè)備，可以獲得表面質(zhì)量良好，光潔度極高，表面粗糙度Ra (干涉法)約為0.002 - 0.008 μ m的鎂合金介入器械。本發(fā)明中選用的預(yù)處理水溶液，電解拋光液具有很好的生物相容性，表面處理效果較好，適用于大多數(shù)鎂合金介入器械。而且相關(guān)的輔助設(shè)備夾持方式獨(dú)到方便，能保證產(chǎn)品的均勻拋光，可同時(shí)夾持多個(gè)不同種類(lèi)的樣品，適用于網(wǎng)狀，棒狀，管狀，板狀等各種形狀的介入器械的電化學(xué)拋光。此外，本發(fā)明方法及設(shè)備可操作性強(qiáng)，成本低，簡(jiǎn)便，效果好。處理后的介入器械表面質(zhì)量較好且光亮。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明輔助設(shè)備中夾持裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖，用以?shī)A持呈中空柱形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的介入器械；
圖4為本發(fā)明輔助設(shè)備中夾持裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖，用以?shī)A持呈板狀或螺釘結(jié)構(gòu)的介入器械；圖5為本發(fā)明輔助設(shè)備中夾持裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖，用以?shī)A持呈棒狀或管狀結(jié)構(gòu)的介入器械。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
[0019]實(shí)施例1:對(duì)鎂鋅釔釹合金血管支架的電解拋光
一種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法，包括表面預(yù)處理和電解拋光，所述的預(yù)處理為:將鎂鋅釔釹合金血管支架在預(yù)處理水溶液中于50°C超聲清洗15min，然后再置于無(wú)水乙醇中超聲清洗1min ;1L預(yù)處理水溶液組成為:磷酸鈉30g，氫氧化鈉20g，硅酸鈉80g，余量為蒸餾水。超聲清洗機(jī)的功率選擇50Hz。所述的電解拋光為:將表面預(yù)處理過(guò)的鎂鋅釔釹合金血管支架夾持好后置于電解液中，在常溫下進(jìn)行電解拋光；陰極材料為環(huán)形網(wǎng)狀不銹鋼電極，拋光電壓為15V,拋光電流為0.10A,電極距離為80mm,拋光時(shí)間為3min。所述的電解液由磷酸、檸檬酸、丙三醇和無(wú)水乙醇組成；1L電解液的成分比例為:磷酸300ml，檸檬酸6g，丙三醇50ml，余量為無(wú)水乙醇。
[0020]如圖1至3所示，一種適用于上述鎂鋅釔釹合金血管支架電化學(xué)處理方法的輔助設(shè)備，該輔助設(shè)備包括傳動(dòng)裝置I和夾持裝置，所述的傳動(dòng)裝置是由太陽(yáng)齒輪7、行星齒輪組8和內(nèi)齒圈9組成的行星輪系，行星齒輪組8位于太陽(yáng)齒輪7和內(nèi)齒圈9之間，電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)齒輪7自轉(zhuǎn)。行星齒輪組8自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。太陽(yáng)齒輪7的直徑為100_，太陽(yáng)齒輪7與行星齒輪的直徑比為10，太陽(yáng)齒輪7的轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分。所述的夾持裝置包括連接管2和與連接管2固定連接的中間粗、兩端細(xì)的柱形管3 (類(lèi)似橢圓的柱形結(jié)構(gòu)，橢圓短軸半徑為5mm，長(zhǎng)軸為30mm，夾持內(nèi)徑5mm)。主要用以?shī)A持呈中空柱形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的血管支架4。夾持裝置的連接管2與傳動(dòng)裝置I中的行星齒輪的軸插接，夾持裝置的數(shù)量與行星齒輪的數(shù)量相同，即每個(gè)行星齒輪的軸上插接一個(gè)夾持裝置。如圖中所示，該輔助設(shè)備可以同時(shí)處理六個(gè)血管支架。
[0021 ] 使用該輔助設(shè)備進(jìn)行電解拋光時(shí)，先將陰極材料6放入盛有電解液的電解槽5內(nèi)，然后組裝好傳動(dòng)裝置I和夾持裝置，將夾持有介入器械的夾持裝置伸入電解槽5內(nèi)，且位于環(huán)形網(wǎng)狀不銹鋼陰極的內(nèi)部，調(diào)整好相應(yīng)的拋光條件，即可開(kāi)始拋光。拋光結(jié)束后，迅速取出介入器械并再次置于無(wú)水乙醇中室溫超聲清洗5min。
[0022]剖光后的鋅釔釹合金血管支架表面粗糙度Ra 0.0031 μ m。
[0023]實(shí)施例2:對(duì)鎂鋅鈣骨板或骨釘?shù)碾娊鈷伖?br> 一種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法，包括表面預(yù)處理和電解拋光，所述的預(yù)處理為:將鎂鋅鈣骨板或骨釘在預(yù)處理水溶液中于60°C超聲清洗lOmin，然后再置于無(wú)水乙醇中超聲清洗1min ; IL預(yù)處理水溶液組成為:磷酸鈉20g，氫氧化鈉30g，硅酸鈉60g，余量為蒸餾水。超聲清洗機(jī)的功率選擇50Hz。所述的電解拋光為:將表面預(yù)處理過(guò)的鎂鋅鈣骨板或骨釘夾持好后置于電解液中，在常溫下進(jìn)行電解拋光；陰極材料為環(huán)形網(wǎng)狀不銹鋼電極，拋光電壓為10V,拋光電流為0.20A,電極距離為70mm,拋光時(shí)間為5min。所述的電解液由磷酸、檸檬酸、丙三醇和無(wú)水乙醇組成；1L電解液的成分比例為:磷酸150ml，檸檬酸8g，丙三醇30ml，余量為無(wú)水乙醇。
[0024]一種適用于上述鎂鋅鈣骨板或骨釘電化學(xué)處理方法的輔助設(shè)備，該輔助設(shè)備包括傳動(dòng)裝置和夾持裝置，所述傳動(dòng)裝置可參照實(shí)施例1。所述夾持裝置(如圖4所示)包括連接管2和與連接管2固定連接的倒U型夾具10，該倒U型夾具10的一側(cè)內(nèi)壁設(shè)有突錐11和凹槽12，另一側(cè)與突錐11和凹槽12相對(duì)應(yīng)的位置處分別設(shè)有第一緊固螺釘13和第二緊固螺釘14。倒U型夾具兩側(cè)的間距為20mm。
[0025]當(dāng)介入器械為鎂鋅鈣骨板時(shí)，將骨板垂直置于倒U型夾具內(nèi)，依據(jù)骨板的厚度，適當(dāng)調(diào)整擰緊第一緊固螺釘13，通過(guò)突錐11和第一緊固螺釘13的尖端頂住骨板，使骨板不移動(dòng)不滑動(dòng)。當(dāng)介入器械為鎂鋅鈣骨釘時(shí)，將骨釘水平放置，一端頂住凹槽12，另一端適當(dāng)擰緊第二緊固螺釘14，通過(guò)凹槽12和第二緊固螺釘14使骨釘不移動(dòng)不滑動(dòng)。
[0026]剖光后的鎂鋅鈣骨板或骨釘表面粗糙度Ra 0.0044 μ m。
[0027]實(shí)施例3:對(duì)AZ31合金絲材的電解拋光
一種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法，包括表面預(yù)處理和電解拋光，所述的預(yù)處理為:將AZ31合金絲材在預(yù)處理水溶液中于70°C超聲清洗5min，然后再置于無(wú)水乙醇中超聲清洗15min ; IL預(yù)處理水溶液組成為:磷酸鈉45g，氫氧化鈉10g，硅酸鈉30g，余量為蒸餾水。超聲清洗機(jī)的功率選擇50Hz。所述的電解拋光為:將表面預(yù)處理過(guò)的AZ31合金絲材夾持好后置于電解液中，在常溫下進(jìn)行電解拋光；陰極材料為環(huán)形網(wǎng)狀不銹鋼電極，拋光電壓為20V,拋光電流為0.10A,電極距離為60mm,拋光時(shí)間為3min。所述的電解液由磷酸、檸檬酸、丙三醇和無(wú)水乙醇組成；1L電解液的成分比例為:磷酸400ml，檸檬酸3g，丙三醇80ml，余量為無(wú)水乙醇。
[0028]一種適用于上述AZ31合金絲材電化學(xué)處理方法的輔助設(shè)備，該輔助設(shè)備包括傳動(dòng)裝置I和夾持裝置，所述傳動(dòng)裝置可參照實(shí)施例1。所述夾持裝置(如圖5所示)包括連接管2和與連接管2固定連接的弧形夾具，該弧形夾具為不銹鋼管半剖開(kāi)的兩片半圓16 (直徑10mm，壁厚3mm)，上端設(shè)有緊固螺紋和螺母15，主要用以?shī)A持棒狀、管狀等結(jié)構(gòu)的介入器械。
[0029]將AZ31合金絲材插入弧形夾具內(nèi)，再擰動(dòng)上端的緊固螺紋和螺母15，然后再將夾持裝置裝配到傳動(dòng)裝置I上。
[0030]剖光后的AZ31合金絲材表面粗糙度Ra 0.0067 μ m。
[0031] 以上所述僅是本發(fā)明的部分實(shí)施方式，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法，包括表面預(yù)處理和電解拋光，其特征在于，所述的預(yù)處理為:將鎂合金介入器械在預(yù)處理水溶液中于40 - 70°C超聲清洗5 -30min，然后再置于無(wú)水乙醇中超聲清洗5 — 20min ；1L預(yù)處理水溶液組成為:磷酸鈉5 —50g,氫氧化鈉5 — 40g,娃酸鈉10 — 10g,余量為蒸懼水。
2.如權(quán)利要求1所述適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法，其特征在于，所述鎂合金為鎂鋅系、鎂鋁系或鎂稀土系鎂合金。
3.如權(quán)利要求1所述適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法，其特征在于，所述的電解拋光為:將表面預(yù)處理過(guò)的鎂合金介入器械夾持好后置于電解液中，在常溫下進(jìn)行電解拋光；陰極材料為環(huán)形網(wǎng)狀不銹鋼 電極，拋光電壓為10 - 20V，拋光電流為0.10 -0.20A,電極距離為60 — 100mm，拋光時(shí)間為I — 5min。
4.如權(quán)利要求3所述適用于鎂合金介入器械的電化學(xué)處理方法，其特征在于，所述的電解液由磷酸、檸檬酸、丙三醇和無(wú)水乙醇組成；1L電解液的成分比例為:磷酸100 -500ml，檸檬酸2 — 8g，丙三醇10 — 100ml，余量為無(wú)水乙醇。
5.適用于權(quán)利要求1至4任一所述鎂合金介入器械電化學(xué)處理方法的輔助設(shè)備，其特征在于，該輔助設(shè)備包括傳動(dòng)裝置和夾持裝置，所述的傳動(dòng)裝置是由太陽(yáng)齒輪、行星齒輪組和內(nèi)齒圈組成的行星輪系，行星齒輪組位于太陽(yáng)齒輪和內(nèi)齒圈之間；太陽(yáng)齒輪的直徑為20 - 200mm，太陽(yáng)齒輪與行星齒輪的直徑比為1 — 20。
6.如權(quán)利要求5所述適用于鎂合金介入器械電化學(xué)處理方法的輔助設(shè)備，其特征在于，所述的夾持裝置包括連接管和與連接管固定連接的中間粗、兩端細(xì)的柱形管。
7.如權(quán)利要求5所述適用于鎂合金介入器械電化學(xué)處理方法的輔助設(shè)備，其特征在于，所述的夾持裝置包括連接管和與連接管固定連接的倒U型夾具，該倒U型夾具的一側(cè)內(nèi)壁設(shè)有突錐和凹槽，另一側(cè)與突錐和凹槽相對(duì)應(yīng)的位置處分別設(shè)有緊固螺釘。
8.如權(quán)利要求5所述適用于鎂合金介入器械電化學(xué)處理方法的輔助設(shè)備，其特征在于，所述的夾持裝置包括連接管和與連接管固定連接的弧形夾具，該弧形夾具由不銹鋼管半剖開(kāi)的兩片半圓組成，上端設(shè)有緊固螺紋和螺母。
【文檔編號(hào)】C25F7/00GK104073868SQ201410271817
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】關(guān)紹康, 譚文, 徐小潔, 王利國(guó), 朱世杰, 趙鵬超 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)