[发明专利]一种抑菌高强度镁基复合材料的制备方法

说明书

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种抑菌高强度镁基复合材料的制备方法。本发明将磷酸氢钙与碳酸钙研磨，过筛，加热得到轻烧钙粉，将自制微弧氧化电解液倒入电解槽中，阴极接不锈钢电解槽，阳极接栓上钛丝的纯镁试样，在超声波处理设备下微弧氧化电解，得到抑菌高强度镁基复合材料，本发明通过钛丝栓结纯镁试样进行电解微弧氧化时提高镁基材料的塑韧性，纳米级氧化镁粒子有利于改善镁基材料的脆性并提高覆层抗细菌感染能力，向微弧氧化电解液中添加硝酸银可以提高抗氧化、抗腐蚀及强韧化的作用，氟元素的适当添加可以提高镁基材料的耐腐蚀性及耐磨性，过量氟元素可以提高覆层与基体材料的结合强度，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种抑菌高强度镁基复合材料的制备方法。

背景技术

随着节能环保成为当今时代的主题，汽车、航空航天等工业领域对开发轻质、高比强度的结构材料的需求越来越大。镁合金由于其密度低、减振性好、易加工以及电磁屏蔽性好等优点，被广泛应用于航空航天、汽车交通和数码产品等领域。但由于其本身的刚度、强度、热膨胀系数低，在高温条件下易塑性变形，在大气中的耐腐蚀性能差，近年来又受到了极大限制。因此，研发镁基复合材料的创新制备技术，实现增强相弥散分布，改善增强相与镁基体的界面结合效果成为近年来镁基复合材料研究的热点。

镁基复合材料主要由镁合金基体及增强相组成，常用的连续增强体有碳纤维、硼纤维、三氧化二铝纤维、铝钛纤维、钛纤维等。采用陶瓷颗粒作为镁基复合材料的增强体，这主要是因为陶瓷具有极高的强度、刚度、弹性模量和较好的稳定性，但是以其增强的复合材料在提高材料强度的同时，塑性远低于基体材料，这一问题限制了镁基复合材料更为广泛的应用。钛具有强度高、塑韧性好、耐蚀性好、耐热性高等特点，钛的密度较小，并且钛是比强度最高的金属，与常见陶瓷颗粒增强体相比，钛具有最大的优势是钛与镁之间的物理化学性质相似，兼容性很好，并且钛和镁之间的润湿性特别好，但是这种方法主要局限于粉末冶金的制备方法，其基体与颗粒之间的界面结合是通过热压烧结使固相基体颗粒和固相增强体颗粒结合起来的，这种通过固相与固相结合制备出的复合材料，其界面结合通常较差。另外，由于TC₄钛合金颗粒的密度要比镁合金稍大些，所以当长时间静置钛合金颗粒-镁合金熔体时，就会发生颗粒沉积的现象，引起颗粒分布不均匀的问题。另一种运用比较广泛的方法是采用碳纳米管作为镁基复合材料的增强体。碳纳米管不仅具有轻质特性，而且具有极高的弹性模量和弯曲强度，将其作为镁或镁合金为基体材料的增强相能够在保持镁基复合材料轻质特性的同时，可以改善镁基体的物理和力学性能，因此是镁基复合材料的理想增强材料。但是在制备过程中碳纳米管的合成效果不佳，易发生结构破坏，增强效果降低；增强相在镁基体中分布不均，且与镁基体材料发生了不良界面反应，镁基体存在氧化问题；碳纳米管-氧化铝复合增强相的结构设计不佳，不适合作为镁基复合材料的增强相，所制得的镁基复合材料的力学性能不理想。

因此，研发出一种抗拉强度、延伸率优异，易于加工制造，满足轻质材料和零部件制造的需求的镁基复合材料非常有必要。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前镁基复合材料作为生物材料时，表面抑菌性能差，作为基体材料与其他增强材料复合时结合强度低的缺陷，提供了一种抑菌高强度镁基复合材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种抑菌高强度镁基复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，取80～90份磷酸氢钙、30～40份碳酸钙混合搅拌10～15min，置于研钵中研磨45～55min，过筛得到过筛混合钙粉，将过筛混合钙粉置于电阻炉中，程序升温，保温反应，自然冷却至室温后，得到磷酸钙粉；