[发明专利]表面掺银的钛或钛合金及其制备方法

说明书

本发明涉及表面掺银的钛或钛合金及其制备方法。所述表面掺银的钛或钛合金，所述表面掺银的钛或钛合金的表层包括掺银层，所述掺银层的厚度d是100nm以下，所述掺银层内TiAg的质量百分含量是1％以下，其余为Ti。本发明表面掺银的钛或钛合金及其制备方法，其可以在作为植入体长期存于人体体内时，长时间条件下耐腐蚀性能稳定、抗菌性能稳定。

技术领域

本发明涉及表面掺银的钛或钛合金及其制备方法。

背景技术

近些年来，临床医学中随着植入体作为骨组织的修复和替代材料已经在临床中得到了广泛使用。而作为植入体的生物医用材料中，钛合金凭借其优良的生物相容性、耐腐蚀性和综合力学性能逐渐成为植入体、骨创伤产品及人工关节等人体硬组织替代物和修复物的首选材料。生物医用材料长期植入人体，会引起细菌等微生物在其表面黏附，从而导致感染发生，这类感染称为“生物材料相关的感染(biomaterial-centered infection，BCI)”。即使采用目前植入体的首选材料即钛合金材料植入人体后，同样会遇到BCI问题。BCI的最初过程是生物材料表面的细菌黏附，一旦发生BCI，治疗效果极差。因此，为了减少BCI的发生，一方面应减少细菌的污染，这包括在植入生物材料之前，彻底地治愈慢性感染病灶，植入生物材料过程中和术后，严格的无菌观念和预防性地应用抗菌素。另一方面则可采用改进和完善生物材料的性能的方式，其中最有效的方法之一是对医用钛合金进行表面改性处理。例如对其表面增加载银涂层，银具有良好的耐腐蚀性，对机体组织无毒、是人体组织内的微量元素之一，具有广谱抗菌性，钛合金植入体表面的载银涂层可以通过多种工艺制备，例如：物理气相沉积、等离子喷涂、离子注入、电化学沉积、微弧氧化、溶胶凝胶、热喷涂、磁控溅射等技术。

目前经过表面增加载银涂层的钛及钛合金作为植入体长期存于人体体内时，仍然存在长时间条件下耐腐蚀性能低、不具备抗菌性能等问题。

其中热喷涂、微弧氧化和磁控溅射等的突出问题是膜基结合问题。等离子喷涂技术已经广泛应用于医学植入体表面涂层的制备，但尚存在一些问题：喷涂为线性工艺，对多孔或形状复杂的种植体涂层可能不均匀；由于金属基底与涂层之间的热膨胀系数差异，冷却时涂层内部产生残余热应力，不利于稳定；涂层致密度较低，容易腐蚀、剥脱。

单纯从工艺分析，溅射或等离子喷涂等方法都必须在高温条件下进行，过程复杂，影响因素多，对实验条件和实验设备的要求苛刻，不利于低成本大规模生产。

溶胶-凝胶法制备的涂层大大降低了涂层开裂、崩解的可能性，但溶胶-凝胶法中凝胶在烧结过程中有较大的收缩，涂层易开裂。

离子注入用于解决膜基结合问题具有独特的优势，注入元素与基体溶为一体，不形成新的界面，不存在膜脱落的问题。能在原子级的范围内调整材料表面的成分和结构，从而精确控制材料表面和界面特性。但离子注入形成的合金层较薄。

上述制备方法中，无一例外的，所得的表面增加载银涂层的钛及钛合金作为植入体时，往往由于涂层脱落或涂层较薄等原因，导致其长期存于人体体内时，仍然存在长时间条件下耐腐蚀性能低、不具备抗菌性能等问题。

发明内容

本发明提供一种表面掺银的钛或钛合金及其制备方法，其可以在作为植入体长期存于人体体内时，长时间条件下耐腐蚀性能稳定、抗菌性能稳定。

为解决以上技术问题，本发明提供第一方面的技术方案，即一种表面掺银的钛或钛合金，所述表面掺银的钛或钛合金的表层包括掺银层，所述掺银层的厚度d是100nm以下，所述掺银层内TiAg的质量百分含量是1％以下，其余为Ti。

优选的，所述掺银层的厚度d是20nm以下。

优选的，所述掺银层的厚度d是5nm-20nm。

优选的，所述掺银层内TiAg的质量百分含量是0.1％以下，其余为Ti。

优选的，所述表层由掺银层组成。