[发明专利]一种在锆合金表面制备钽涂层的方法

说明书

本发明属于锆合金表面改性技术领域，尤其涉及一种锆合金表面制备金属钽涂层的方法。本发明提供的锆合金表面制备金属钽涂层的方法，包括以下步骤：将氯气与预热的金属钽进行氯化反应，生成氯化钽气体，所述氯化反应的温度为1000～1200℃；将所述氯化钽气体和氢气在预热的锆合金表面进行还原反应，在所述锆合金表面生成钽涂层，所述还原反应的温度为1000～1200℃。本发明提供得的方法能够使金属钽均匀分布在锆合金表面，有利于提高锆合金的生物相容性和耐腐蚀能力，同时反应效率高，可大规模生产。

技术领域

本发明属于锆合金表面改性技术领域，尤其涉及一种在锆合金表面制备钽涂层的方法。

背景技术

锆合金因同时拥有优异的力学性能和耐蚀性能而引起科学界的关注。此外，锆合金还具有较大的弹性应变能力，弹性极限达到2％(医用不锈钢仅为0.3％，自然骨的弹性极限为1％)，弹性模量为70～100GPa(钛及Ti-6Al-4V合金约为110～125GPa，自然骨的弹性模量约为20GPa)，比常规的医用含钒钛合金材料更接近人体自然骨的性能。此外，锆合金耐磨损摩擦，耐腐蚀，耐疲劳性能好，几乎不产生磨损碎屑。因此，锆合金在人工关节、牙根种植体以及股骨头支撑体等方面呈现出较为宽广的应用前景。

但是锆合金作为医用合金时的生物相容性以及在人体体液环境中的耐腐蚀能力有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在锆合金表面制备钽涂层的方法，本发明提供的方法金属钽均匀分布在锆合金表面，有利于提高锆合金的生物相容性和耐腐蚀能力，同时本发明提供的方法制备条件简单，成本低，可大规模生产。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种锆合金表面制备钽涂层的方法，包括以下步骤：

将氯气与预热的金属钽进行氯化反应，生成氯化钽气体，所述氯化反应的温度为1000～1200℃；

将所述氯化钽气体和氢气在预热的锆合金表面进行还原反应，在所述锆合金表面生成钽涂层，所述还原反应的温度为1000～1200℃。

优选的，所述钽涂层的厚度为20～50μm。

优选的，所述氯气的流量为40～60sccm。

优选的，所述氯化反应时，氯气的压强为100～200Pa。

优选的，所述氢气的流量为40～60sccm，氯化钽的流量16～24sccm。

优选的，所述还原反应时，氢气的压强为100～200MPa。

优选的，所述还原反应的时间为25～40min。

优选的，所述还原反应时，将所述锆合金进行旋转，所述旋转的速度为5～10r/min。

优选的，所述氯化反应和还原反应在两个独立的反应室中进行；

所述氯化反应在第一反应室进行，生成的氯化钽气体由所述第一反应室通入第二反应室与氢气进行所述还原反应，所述第二反应室内设置有锆合金。

优选的，所述锆合金包括锆钛铌合金、锆铌合金、锆钛钼合金或锆铌硅合金。