[发明专利]一种微弧氧化钛表面复合二氧化锡电活性生物陶瓷涂层的制备方法

说明书

本发明公开一种微弧氧化钛表面复合二氧化锡电活性生物陶瓷涂层的制备方法，涉及金属表面改性技术领域。将钛片置于装有电解液的不锈钢槽中进行微弧氧化；将所制备的微弧氧化钛试样置于反应釜中水热生长纳米颗粒状二氧化锡。得到的电活性生物陶瓷涂层具有如下结构和性能特征：涂层为双层复合涂层，内层为二氧化钛，呈微观多孔结构，表层为二氧化锡，呈纳米颗粒状。该涂层结构与基体之间无不连续界面，在模拟体液环境中能快速诱导形成类骨磷灰石，具有良好的生物活性。

技术领域

本发明涉及一种金属表面改性技术领域，具体涉及一种微弧氧化钛表面复合二氧化锡电活性生物陶瓷涂层的制备方法。

背景技术

钛及钛合金是已被广泛应用的医用种植体材料，但钛及钛合金在应用中表现为生物惰性，不具备骨诱导能力。微弧氧化技术是一种常见的钛表面生物活性改性方法，可在钛及钛合金表面生成具有微观多孔结构的二氧化钛陶瓷涂层，但该方法所制备的涂层生物活性较弱。在骨修复过程中，种植体表面带负电可促使磷灰石的沉积和成骨细胞的表达，有利于骨组织与种植体的整合。通过对溶液成分的控制，水热处理后可在金属氧化物表面生长二氧化锡。二氧化钛和二氧化锡的层状复合所形成二型结构异质P-N结，有利于电子和空穴的分离，使二氧化锡纳米层富集电子而呈负电性，形成生物电活性涂层。现有方法制备的钛及其合金表面涂层的生物活性较弱。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的问，提供一种微弧氧化钛表面复合二氧化锡电活性生物陶瓷涂层的制备方法，该方法通过将多孔结构微弧氧化涂层与二氧化锡纳米颗粒层复合赋予涂层生物电活性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微弧氧化钛表面复合二氧化锡电活性生物陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)微弧氧化处理：将NaOH和β-C₃H₇Na₂O₆P加入到水中，形成电解液；以钛试样为阳极，将电解液加入到不锈钢槽体中，以不锈钢槽体为阴极，将钛试样置于电解液中进行微弧氧化，得到微弧氧化钛试样；

2)水热处理：将锡盐、氢氧化钠、水和酒精加入到水中，形成混合溶液，然后将混合溶液注入水热反应釜中，再将步骤1)烘干后的微弧氧化钛试样浸泡于混合溶液中，在150～240℃水热处理1～48h，即在钛表面得到二氧化锡电活性生物陶瓷涂层。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中微弧氧化参数如下：微弧氧化采用脉冲电压，正电压为250～550V，负电压为0～100V，微弧氧化脉冲频率为200～800Hz，微弧氧化的占空比为6～30％，微弧氧化时间为5～15min。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中钛试样为TA2、TA3、TA4工业纯钛或TC4钛合金。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中将钛试样置于0～40℃的电解液中进行微弧氧化。

本发明进一步的改进在于，步骤1)的电解液中NaOH的浓度为1～15g/L，β-C₃H₇Na₂O₆P的浓度为5～30g/L。

本发明进一步的改进在于，步骤2)的混合溶液中锡盐的浓度为0.01～0.1mol/L，氢氧化钠的浓度为0.01～1mol/L；步骤2)的混合溶液中去离子水和无水乙醇按体积比(1～3):1。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中锡盐为氯化锡、氯化亚锡或锡酸钠。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中在150～240℃水热处理1～40h。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中在180～220℃水热处理5～20h。