[发明专利]一种在钛合金上制备Ag/ZnO/HA纳米复合涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学与纳米材料技术领域，具体涉及一种通过激光熔覆技术在钛合金上制备具有持久抗菌性及良好生物相容性的Ag/ZnO/HA纳米复合涂层的方法。

背景技术

激光用于制备合金及涂层的技术是上世纪90年代兴起的一种技术手段。其优点在于能将熔点较高的不同种类的无机金属类物质牢固的结合在一起。经过近些年的发展，发展出包括激光脉冲沉积、激光熔覆等手段，其中，激光熔覆以其较为简单的操作及对原材料要求较低而颇受青睐。通过对激光仪器的电流，脉宽，频率等参数的设置，从而实现对涂层熔覆厚度，结合强度，涂层图案化较为精准的控制。由于激光配套设备能够实行编程运行，智能化的水平大大满足对材料快速，微观结构调控的力度。

由于中国逐步迈入人口老龄化的社会，老年人发生骨折的几率较大，社会对骨植入体材料的需求逐年攀升。而当前的许多植入体材料自身不具备抗菌及生物相容性，导致术后发生细菌感染，出现植入体排异反应的情况时有发生。二次植入不仅给病人带来经济上的负担，而且会对患者的身心造成更大的痛苦与折磨。同时，抗生素的大量使用会使人体感染的细菌出现耐药性，当人体只能依靠抗生素进行治疗的时候而没有有效的抗生素可用。因此，通过制备无机抗菌粒子已成为近些年的研究热点。

发明内容

有鉴于此，本发明通过在钛合金上激光熔覆一种银/氧化锌/羟基磷灰石(Ag/ZnO/HA)纳米复合涂层，使改进后的钛合金具有持久抗菌性及良好生物相容性；在制备Ag/ZnO/HA纳米复合涂层过程中，本发明先运用化学还原法制备具优异抗菌性的纳米银颗粒，再利用激光熔覆技术制备牢固的Ag/ZnO/HA纳米复合涂层，Ag具有优异抗菌性，ZnO具有一定的抗菌性及成骨性，HA具有优异的生物相容性和成骨性，涂层中的每一组分发挥各自功能并起到协同杀菌及生物相容的效果。

本发明第一方面提供了一种在钛合金上制备Ag/ZnO/HA纳米复合涂层的方法，步骤包括：

S1、将羟基磷灰石与溶于氨水中的AgNO₃混合后，向体系中滴加N₂H₄使AgNO₃中的银离子被还原成纳米银单质；

S2、向步骤S1所得溶液中加入氧化锌纳米颗粒，抽滤、研磨，然后配置为悬浮液，在抛光好的钛合金材料上滴加所述悬浮液，干燥后形成预制涂层样品；

S3、将步骤S2所得预制涂层样品置于激光熔覆平台上，在氩气氛围中进行激光熔覆。

本发明第二方面提供了采用上述在钛合金上制备Ag/ZnO/HA纳米复合涂层的方法制备得到的产品。

本发明的有益效果是：

(1)利用激光熔覆技术可以简单快速的制备无机复合涂层；

(2)相比于一般的植入体只解决生物相容性的问题，Ag/ZnO/HA涂层同时具有良好的抗菌，成骨，生物相容等综合性能；

(3)由于Ag与ZnO具有较大差异的熔点，因此在激光熔覆后的银和锌的释放速率不同步，使涂层具有兼顾长短期的持久杀菌能力，而一般载药或其它手段都无法具有长期稳定的抗菌效果；

(4)相比于使用抗生素抗菌，激光熔覆的Ag/ZnO/HA不会产生耐药性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中未结合涂层的激光熔覆的SEM图。

图2为实施例2中经过激光熔覆Ag/ZnO/HA纳米复合涂层的SEM图。

图3为实施例3中涂层浸泡在SBF溶液中锌离子缓释曲线图。

图4为实施例3中涂层浸泡在SBF溶液中银离子缓释曲线图。

图5为实施例4中Ag/ZnO/HA纳米复合涂层表面的大肠杆菌的SEM图。

图6为实施例5中Ag/ZnO/HA纳米复合涂层表面的金黄色葡萄球菌的SEM图。

图7为实施例6中Ag/ZnO/HA纳米复合涂层的碱性磷酸酶活性(ALP)测试图。

具体实施方式

本发明提供了一种在钛合金上制备Ag/ZnO/HA纳米复合涂层的方法，步骤包括：