[发明专利]一种在NiTi合金表面制备富含Ca和P多孔二氧化钛氧化膜层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种NiTi合金表面改性方法。

背景技术

NiTi形状记忆合金由于具有形状记忆特性、超弹性、低弹性模量和良好的耐腐蚀性等优异性能，作为生物医用材料已在牙科、骨科、整复额面外科和胸外科中获得了应用。当植入材料植入人体以后，会与人体之间相互作用产生复杂的生物、物理和化学反应。对生物医用材料与生物体相互作用的大量研究表明：生物材料表面的成分、结构、表面形貌、表面的能量状态、物理及力学特性都会影响材料与生物体之间的相互作用。通过表面改性来控制和改善生物材料的表面性质已成为生物材料最活跃的研究领域之一。已有的研究结果表明，在金属医用材料表面制备粗糙多孔的陶瓷膜，因此可以增加植入材料与生物体的接触面积，使成骨细胞附着和增殖能力增强，促进骨组织的愈合。

在专利《一种直接在医用镍钛合金表面制备羟基磷灰石膜层的方法》(申请号为：201010144508.0)中已公开在NiTi合金表面制备富含Ca和P的三氧化二铝膜层，该专利的的原理在含钙磷的铝酸盐电解液中对NiTi合金进行微弧氧化处理，制备含有较高浓度的Ca和P的三氧化二铝陶瓷膜层，然后对膜层进行水热处理，在NiTi合金表面制备羟基磷灰石膜层，该专利成功实现在NiTi合金的表面制备富含Ca和P的三氧化二铝膜层，使医用NiTi合金具备了生物活性，促进医用NiTi合金植入材料与骨组织的结合；但是氧化铝材料本身生物活性不强，且氧化铝材料的生物相容性不佳，而且Al离子的释放容易引起周围骨组织骨质疏松，因此作为长期性的植入材料还存在一定的争议；因此现有在NiTi合金表面制备富含Ca和P的膜层存在生物活性低、生物相容性差得问题。

发明内容

本发明要解决现有在NiTi合金表面制备富含Ca和P的膜层存在生物活性低、生物相容性差得问题，而提供一种在NiTi合金表面制备富含Ca和P多孔二氧化钛氧化膜层的方法。

一种在NiTi合金表面制备富含Ca和P多孔二氧化钛氧化膜层的方法，具体是按以下步骤完成的：一、制备电解液：将磷酸、二氧化钛溶胶和钙盐依次加入到乙二醇中，搅拌均匀后静止放置20min～40min，即得到电解液；二、微弧氧化：在步骤一中的电解液中以NiTi合金为正极、不锈钢为负极，在电流密度为1A/dm²～20A/dm²、电压120V～280V、温度为0℃～10℃条件下进行微弧氧化，微弧氧化时间为2min～10min，即完成在NiTi合金表面制备富含Ca和P多孔二氧化钛氧化膜层；步骤一中所述的磷酸与乙二醇的质量比为1∶(1～1.5)；步骤一中所述的磷酸与二氧化钛溶胶的质量比为1∶(0.3～0.5)；步骤一中所述的磷酸与钙盐中Ca²⁺的摩尔比为1∶(0.015～0.025)。

本发明优点：一、本发明直接通过微弧氧化技术在NiTi合金表面制备氧化钛膜层，无需预制备钛金属膜就可实现；二、本发明实现在NiTi合金表面制备氧化钛膜层，提高了膜层的生物相容性，另外膜层具有多孔结构，有利于骨细胞的攀附生长，而且通过Ca和P成分引入，增强膜层的生物相容性和生物活性；三、本发明处理后的NiTi合金植入人体后，NiTi合金植入材料可以与人骨直接形成骨性结合，缩短手术愈合时间，减轻患者痛苦，扩大了医用NiTi合金的应用范围。

附图说明

图1是试验一在NiTi合金表面制备的富含Ca和P多孔二氧化钛氧化膜层5000的扫描电子显微图；图2是试验一在NiTi合金表面制备的富含Ca和P多孔二氧化钛氧化膜层的能谱图；图3是试验一在NiTi合金表面制备的富含Ca和P多孔二氧化钛氧化膜层的X-射线衍射谱图，图中的◆表示CaHPO₄，图中的■NiTi。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种在NiTi合金表面制备富含Ca和P多孔二氧化钛氧化膜层的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备电解液：将磷酸、二氧化钛溶胶和钙盐依次加入到乙二醇中，搅拌均匀后静止放置20min～40min，即得到电解液；二、微弧氧化：在步骤一中的电解液中以NiTi合金为正极、不锈钢为负极，在电流密度为1A/dm²～20A/dm²、电压120V～280V、温度为0℃～10℃条件下进行微弧氧化，微弧氧化时间为2min～10min，即完成在NiTi合金表面制备富含Ca和P多孔二氧化钛氧化膜层。