[发明专利]一种镍钛合金的表面氧化改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍钛合金的表面氧化改性方法，尤其涉及一种口腔医用的镍钛合金的表面氧化改性方法。

背景技术

等原子比的镍钛形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)是一种具有广泛应用前景的生物医学材料，由于其独特的形状记忆效应、超弹性、低弹性模量、高耐磨性、消振动、抗疲劳、高阻尼和耐腐蚀性、密度接近人体硬组织等，在医学领域应用非常广泛，这要求它不仅要有良好的力学性能，还要具备优良的耐腐蚀性和生物相容性。

镍钛合金中含有的镍离子在生理条件下存在着电化学腐蚀现象，析出的镍离子有很强的细胞毒性，不仅可能导致过敏反应，还有一定的致畸和致癌作用。大量的流行病学调查和实验研究己证明镍离子及其化合物进入人体或细胞后，具有潜在的致癌性。镍钛合金在自然状态下表面会形成氧化膜，氧化膜能阻止镍离子的释放，但是这种氧化膜通常不稳定、不致密、容易剥脱和发生局部腐蚀，而且剥脱后再形成是一个极其缓慢的过程。因此，有必要对其表面进行处理，在其表面制备涂层，抑制有害镍离子的溶出，提高镍钛合金的抗腐蚀性和生物相容性，避免镍离子析出对人体产生的不良影响。

研究表明，通过在镍钛合金表面制备TiO₂薄膜层能提高基体的抗腐蚀性，从而有效阻止金属离子的释放，且TiO₂薄膜层的存在，能有效阻止材料表面血栓的形成，减少血浆蛋白和血细胞以及微生物在其表面的黏附。近年来，在镍钛合金表面制备涂层己经成为生物材料研究最为活跃的领域之一。所采用的表面改性方法大致可以分为表面惰性涂层化、表面氧化、表面活性化和表面接枝大分子等。

目前，有很多种不同的方法可以在镍钛合金表面制备TiO₂薄膜层，如高温热氧化法、sol-gel法、HNO₃溶液钝化法，H₂O₂溶液氧化法等。但在高温下，合金的相变点会发生变化，而低温化学法氧化时，HNO₃溶液和H₂O₂溶液存在氧化能力不足的问题。因此，寻找一种低温条件下的强氧化剂对镍钛合金进行表面处理是一种表面改性的新途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镍钛合金的表面氧化改性。通过氧化法对镍钛合金表面进行改性，在其表面制备TiO₂薄膜层。通过Fe²⁺半催化过氧化氢(H₂O₂)分解得到经自由基，并以羟自由基氧化镍钛合金表面，获得TiO₂薄膜层，进行表面改性，改性前后材料表面镍离子析出量明显降低，并且本发明的改性方法价格低廉，简单易行。

本发明所提供的镍钛合金的表面氧化改性方法，包括以下步骤：

(1)将镍钛合金表面机械抛光；

(2)用砂纸逐级打磨，再用乙醇擦洗；

(3)用去离子水超声清洗后，干燥；

(4)将经步骤(3)处理后的试件放入H₂O₂水溶液中，滴入微量FeSO₄溶液，调整pH值；

(5)加热步骤(4)的溶液。

对镍钛合金表面进行氧化，制备TiO₂薄膜层，能提高机体的抗腐蚀性，从而有效阻止镍离子的释放；而且，TiO₂薄膜层的存在，能够有效阻止材料表面血栓的形成，减少血浆蛋白和血细胞在其表面的粘附。

作为优选技术方案本发明所提供的改性方法，步骤(2)中所述的砂纸为水砂纸。水砂纸质感比较细，水磨砂纸适合打磨一些纹理较细腻的东西，而且适合后加工；水砂纸的砂粒之间的间隙较小，磨出的碎末也较小，和水一起使用时碎末就会随水流出，所以要和水一起使用。

作为优选技术方案本发明所提供的改性方法，所述的水砂纸为400#-1000#，例如为500#、600#、800#等。

作为优选技术方案本发明所提供的改性方法，步骤(4)中所述的H₂O₂水溶液质量浓度为5-30%，例如为7%、9%、11%、15%、18%、21%、25%、27%、29%等，优选为10-20%，进一步优选为15%。

作为优选技术方案本发明所提供的改性方法，步骤(4)中所述的pH值为2-5，例如为2.3、2.6、3.1、3.4、3.6、3.8、4.1、4.5、4.7、4.9等，优选为3-5，进一步优选为3。