[发明专利]一种表面镀有纳米碳晶膜的人体植入材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面镀有纳米碳晶膜的人体植入材料及制备方法，所述人体植入材料通过采用梯度过渡层技术，以钛为过渡层元素，在硬质的纳米碳晶膜与软质金属镁之间引入梯度过渡层得到。本发明通过淬火热处理技术，改变镁合金内部的金相结构，从而提高了镁合金的硬度，通过淬火热处理，镁合金内部晶粒细化且分布更加均匀，耐腐性有一定提高，碳化钛作为过渡层具有良好的抗磨损性能、高的硬度、高的强度和刚度，还具有优良的抗裂纹形成能力，不易产生应力集中。同时，引入钛元素在促使应力释放的同时，还能够提高非晶碳膜的稳定性。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种表面镀有纳米碳晶膜的人体植入材料 及其制备方法。

背景技术

镁合金，作为第三代生物医用人体植入材料，具有生物活性且人体自身可降解吸收，由于其降解产物是人体必须元素，可被人体吸收而排除体外，不会引起不良反应，可将其作为心血管支架材料，具有良好的力学性能和生物相容性。因此，镁作为生物医学材料不但具有可行性，而且具有经济意义和发展前景。但是，镁的耐蚀性能较差，在氯离子存在或所在介质的pH值低于11.5时，镁的腐蚀速率更快。镁的腐蚀会导致氢气的产生，使周围环境碱化，恶化植入材料周围的环境，降低镁植入人体后的使用寿命，这些均不利于镁合金在人体内的应用。因此要将镁合金真正应用到生 物医学材料当中，需要控制其腐蚀速度及析氢过程。纳米碳晶具有硬度高、良好的耐磨损性能、化学惰性以及良好的生物相容性。将纳米碳晶与镁基体相结合，利用纳米碳晶的耐腐蚀性能，可减缓镁合金在体液中的腐蚀速率，并利用其良好的生物相容性，提高镁基体植入材料与人体的相容性。同时，纳米碳晶表面具有超疏水性，可以抑制血小板的粘附和血栓的形成。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面镀有纳米碳晶膜的人体植入材料，同时提供其制备方法是本发明的又一发明目的。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为： 一种表面镀有纳米碳晶膜的人体植入材料，所述人体植入材料通过采用梯度过渡层技术，以钛为过渡层元素，在硬质的纳米碳晶膜与软质金属镁之间引入梯度过渡层得到。

所述的表面镀有纳米碳晶膜的人体植入材料的制备方法，包括以下步骤：

1）热处理：镁合金试样依次经过酒精浸泡、无水乙醇清洗、氮气吹干后，将其放入马弗炉中快速升温至250℃保温1h后取出，放入水中，待试样达到室温后将其从水中取出，氮气吹干；其中，马弗炉升温速率为4-5℃/min。本申请中控制升温速率则直接影响形成的晶粒大小并最终影响镁合金质量，如升温速度过慢，升温时间延长，会造成加 热时形成的初始晶核较大，后续保温过程中则会继续长大，导致热处理后的晶粒粗大；但是升温速度过快，初始晶粒则会越细，在随后的保温过程中，其长大的倾向就越大，而更容易形成粗晶，造成金相结构不合格，从而影响镁合金质量。

2）碳化钛薄膜的制备：先将经过步骤 1）热处理的镁合金试样依次用2000#、3000#

的砂纸水磨至表面光亮无痕状态，酒精超声清洗，氮气吹干；

3）碳化钛溶液的制备：称取聚乙烯吡咯烷酮 K30 和聚乙二醇-1500 各0.01-0.02g，加 入 9-10mL 的去离子水混合，用氨水调节溶液的 pH 值为10，之后加入碳化钛纳米粉末0.25-0.35g，再用氨水调节溶液的pH值为10，将上述配好的溶液以20000-30000HZ的频率 超声30-40min，再搅拌1-2h，搅拌采用磁力搅拌，搅拌的速度为1000-1500rpm；

4）碳化钛薄膜样片的制备：把镁合金片和石墨片浸入碳化钛溶液中，分别作为阴极和阳极，施加 2.0V 电压通电电泳 3min后，将阴极镁合金片带电极取出，自然风干后在500-600℃焙烧1h 即制得碳化钛薄膜样片；