[发明专利]一种具有主动吸附、抑菌性能的陶瓷膜的钛合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有主动吸附、抑菌性能的陶瓷膜的钛合金及其制备方法，属于生物抑菌材料领域。本发明的制备方法，利用两次微弧氧化在钛合金表面依次获得抑菌活性陶瓷膜和具有主动吸附功能的陶瓷膜，利用含有铜氨络离子的水溶液进行微弧氧化后，得到的陶瓷膜内含有两种价态的铜，大大提升了抑菌效果；而基于钙磷体系水溶液进行微弧氧化，得到的陶瓷膜上分布有内到表面孔隙逐渐变大的孔洞，这种孔洞使得陶瓷膜具有良好的吸附性能；本发明的制备方法，对钛及钛合金的材质、形状、尺寸等无特殊要求，凡是浸没在电解液中的钛及钛合金，微弧氧化处理后均可在表面获得吸附梯度孔的均匀陶瓷膜，具有良好的通用性。

技术领域

本发明涉及生物抑菌材料领域，具体的是一种具有主动吸附、抑菌性能的陶瓷膜的钛合金及其制备方法。

背景技术

钛合金是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，因其具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。在生物医用金属材料中，钛或钛合金凭借其优良的性能已经成为牙种植体、骨创伤产品及人工关节首选材料。

微弧氧化技术是近年来在阳极氧化基础上建立起来的一项在有色金属表面原位生长陶瓷膜的新技术，在工作中使用较高电压，期间发生了热化学、等离子体化学和电化学等多种反应，形成内层致密、外层多孔的稳定的TiO₂活性陶瓷层，能明显提高钛植入材料的生物活性，改善其耐磨耐蚀性。微弧氧化陶瓷膜是在钛金属表面原位生长，具有冶金结合性，表现出很高的结合强度(接近30Mp)，远高于临床常用的等离子喷涂法所制备涂层的结合强度(约10Mp)。同时微弧氧化过程中电解质离子不仅参与了微弧氧化的物理化学反应，还通过高温扩散到了氧化膜中。因此，通过控制微弧氧化电参数与调整电解液成分，可以改变氧化层的化学组成，调节陶瓷膜的微结构、化学组成和晶相结构。

针对各类公共场合中的金属制品(如门把手、ATM机按键等)除了要求其具备抑制其表面附着的细菌生长等性能以阻断接触传播病菌途径以外，针对密闭空间里病菌飞沫传播方式就对抑菌材料和抑菌表面改性方法提出了新的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服钛合金表面抑菌性能差的缺点，提供一种具有主动吸附、抑菌性能的陶瓷膜的钛合金及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种具有主动吸附、抑菌性能的陶瓷膜的钛合金的制备方法：

(1)配制含有铜氨络离子的水溶液，作为抑菌底层微弧氧化电解液；

(2)将钛合金和不锈钢板置于抑菌底层微弧氧化电解液中，钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，进行微弧氧化，微弧氧化结束后，将钛合金进行清洗干燥，得到具有抑菌性能的陶瓷膜的钛合金；

(3)配制钙磷体系水溶液

每1L去离子水中，溶有4～6g的甘油磷酸钙和15～35g的乙酸钙，作为吸附梯度孔结构层微弧氧化电解液；

(4)将具有抑菌性能的陶瓷膜的钛合金和不锈钢板置于吸附梯度孔结构层微弧氧化电解液中，抑菌陶瓷膜的钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，进行微弧氧化，微弧氧化结束后，将钛合金进行清洗干燥，得到具有主动吸附、抑菌性能的陶瓷膜的钛合金。

进一步的，步骤(2)中所述钛合金为TA1、TA2或TC4。

进一步的，步骤(2)的微弧氧化工艺如下：

将微弧氧化电压升至150～300V，起弧后持续5～20min，之后将电压降到零，关闭电源。

进一步的，步骤(4)的微弧氧化工艺为：

将微弧氧化电压升至300～450V，起弧后持续5～20min，之后将电压降到零，关闭电源。