[发明专利]一种室温熔盐电沉积制备Ni-Ti表面钽镀层的方法

说明书

 

技术领域

本发明属于一种功能材料涂层制备，特别涉及一种室温熔盐电沉积制备Ni-Ti表面钽镀层的方法。

背景技术

镍钛形状记忆合金可用于制造医疗器械和外科植入物，如心血管支架等。是一种功能材料，具有良好的生物相容性、耐腐蚀性等特性被广泛应用于医用生物材料领域。但是镍及其化合物对人体有潜在的毒性。使用Ni-Ti合金做骨架接合件等在患者体内产生的副作用。因为Ni-Ti生物金属材料植入机体后，Ni溶解在体液在含各种盐分的体液中，一是导致Ni-Ti合金发生腐蚀损坏，二是Ni在体内形成金属氢氧化物或氯化物（如人体血浆）等，这些物质对机体免疫系统、造血系统等功能造成极大影响，甚至具有致敏、致癌、致突变等严重影响。

因此，Ni-Ti合金在使用前均需对其进行表面改性，降低使用风险，一方面可降低镍离子释放，另一方面可提高其生物相容性。Ni-Ti形状记忆合金表面改性的目的是降低表面Ni含量，增强其耐蚀性，抑制Ni离子的析出。防止Ni-Ti形状记忆合金材料腐蚀的方法是使其表面钝化，形成钝化膜，减少Ni与体液接触腐蚀。到目前为止，采用了物理化学、电化学、形态学及生物化学等多种方法对镍钛记忆合金表面进行改性，如：表面镀钽、表面陶瓷涂层、表面生物活性涂层等，其目的均为在Ni-Ti合金表面形成钝化保护膜，但均存在一定缺点：（1）表面镀钽方法为在Ni-Ti合金板材上镀钽，可以提高X光可见性的同时，进一步提高抗腐蚀性能抑制Ni离子溶出，改善生物相容性；但缺点是不能或很难在一些大深宽比、形状复杂的工件、器件表面制备涂层；（2）表面陶瓷涂层方法是通过各种方法在Ni-Ti表面制备陶瓷层，如溶胶凝胶法制备含磷TiO₂薄膜或Ca/P层（Ca₅(PO₄)₃(OH)和少量α-Ca₂P₂O₇和Ca₃(PO₄)₂组成，可改善其生物相容性），表面氧化法制备TiO₂膜，表面氮化制备TiN等；但缺点是TiO₂膜的耐腐蚀性比不上钽膜，钽膜与体液接触不受任何腐蚀；（3）表面生物活性涂层方法是采用表面真空气相沉积C型聚对二甲苯，并制成网状血管内支架，植入动物血管内进行动物实验和生物相容性研究；但缺点是真空气相沉积法效率低、成本高。

在Ni-Ti合金表面镀钽层，钽层具有与人体组织相容性和血液相容性特点，用作骨架结构部件连接件可以提高表面的骨诱导和加强骨性结合；钽层用作血管支架可以减少凝血、血管平滑肌细胞增生，同时钽具有很好的X射线透过性，对骨骼显影的显示性很好。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种涂层质量均匀稳定、厚度可控且成本低廉的熔盐电沉积制备Ni-Ti表面镀钽层的方法。

    本发明的一种室温熔盐电沉积制备Ni-Ti表面钽镀层的方法，包括以下步骤：

（1）配制电解质：在卤化锂或双三氟磺酸亚胺锂(CF₃SO₂)₂N--Li的任意一种中添加双三氟磺酸亚胺丁基吡咯（CF₃SO₂)₂N-BPy或氯化丁基吡咯BPy-Cl的任意一种，再添加K₂TaF₇或TaCl₅提供钽源，组成电解质体系；

（2）电沉积制备钽涂层：阳极材料为石墨或金属钽，阴极为Ni-Ti合金，在上述电解质的初晶温度之上10~40℃进行电沉积，电流密度0.005~0.01A/cm²，电解3~5h，在阴极表面得到致密的钽涂层。

其中，所述的卤化锂为LiCl或LiF；

所述的电解质组成按质量百分比计为80~90%的双三氟磺酸亚胺丁基吡咯（CF₃SO₂）₂N-BPy、5~15%的双三氟磺酸亚胺锂 (CF₃SO₂)₂N--Li和2~6%的K₂TaF₇；

所述的电解质组成按质量百分比计为80~90%的氯化丁基吡咯BPy-Cl、5~15%的卤化锂和2~10%的TaCl₅。

本发明的有益效果在于：