本發(fā)明屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)：

表面納米化有利于提高鈦合金表面活性，改善其生物相容性。鈦合金表面納米化易形成仿生結(jié)構(gòu)，其致密表面可抑制金屬離子溶出、提高耐蝕性，而重構(gòu)結(jié)構(gòu)使表面硬度提高，加強(qiáng)了原表面的保護(hù)性，提高了耐磨性，因此如果將鈦合金表面與骨接觸的界面納米化，將延緩假體松動(dòng)的發(fā)生。中國專利文獻(xiàn)CN201410187059.6公開了一種具有生物仿生多層結(jié)構(gòu)界面的醫(yī)用鈦合金制備方法，中國專利文獻(xiàn)CN201410007911.7公開了一種用于骨質(zhì)疏松治療的再生活性人工種植體及制備方法，上述兩篇專利分別公開了一種鈦合金表面涂層仿生結(jié)構(gòu)的方法，但兩者均工藝復(fù)雜，處理效率低，成本高，而且存在生物兼容性的問題。

因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員旨在提供一種處理后鈦合金件無變形，無需后處理，形成的納米仿生結(jié)構(gòu)生物兼容性強(qiáng)，能夠有效解決鈦合金與骨組織之間牢固結(jié)合、持久耐用問題，且降低成本的鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)的方法，本發(fā)明處理后的鈦合金件無變形，無需后處理，形成的納米仿生結(jié)構(gòu)生物兼容性強(qiáng)；同時(shí)能有效解決鈦合金與骨組織之間牢固結(jié)合、持久耐用問題，降低了成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟：

S1、配制電解液：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，將如下含量的各組分進(jìn)行混合，硝酸鹽40～50％，含氮化合物30～35％，鹵化物10～15％，水10～15％，得到混合后的電解液；

S2、微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)：在室溫下，將鈦合金件放入配制的電解液中，以鈦合金為陰極，石墨為陽極，在工作電壓下，把鈦合金件置入電解液中，處理5～10分鐘，即在鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述的硝酸鹽為硝酸鈉或硝酸鉀。

優(yōu)選的，所述的含氮化合物為尿素或甲酰胺。

優(yōu)選的，所述的鹵化物為氯化鈉或氯化鉀。

優(yōu)選的，所述的水為蒸餾水或去離子水。

優(yōu)選的，步驟S2中，工作電壓為300V～600V。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)、本發(fā)明鈦合金微弧放電制備仿生結(jié)構(gòu)的方法是以被處理鈦合金為陰極，惰性材料為陽極，陰陽極之間施加一定的電壓，使電解液與鈦合金界面上產(chǎn)生電弧放電，實(shí)現(xiàn)鈦合金表面的納米仿生結(jié)構(gòu)，經(jīng)本發(fā)明電解液處理后的鈦合金表面形成納米仿生結(jié)構(gòu)。

2)、本發(fā)明處理后鈦合金件無變形，無需后處理，形成的納米仿生結(jié)構(gòu)生物相容性強(qiáng)，能有效解決醫(yī)用鈦合金與骨組織之間牢固結(jié)合、持久耐用問題；降低了成本，且該電解液適合幾乎所有的鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)工藝。

附圖說明

圖1為本發(fā)明在鈦合金表面制備所得的納米仿生結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟：

S1、配制電解液：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，將如下含量的各組分進(jìn)行混合，硝酸鹽40～50％，含氮化合物30～35％，鹵化物10～15％，水10～15％，得到混合后的電解液；

S2、微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)：在室溫下，將鈦合金件放入配制的電解液中，以鈦合金為陰極，石墨為陽極，在工作電壓300V～600V下，把鈦合金件置入電解液中，處理5～10分鐘，即在鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結(jié)構(gòu)。

其中，所述的硝酸鹽為硝酸鈉或硝酸鉀，所述的含氮化合物為尿素或甲酰胺，所述的鹵化物為氯化鈉或氯化鉀，所述的水為蒸餾水或去離子水。

根據(jù)上述方法步驟制備所得的納米仿生結(jié)構(gòu)如圖1所示，該仿生結(jié)構(gòu)具有生物相容性，能有效解決醫(yī)用鈦合金與骨組織之間牢固結(jié)合問題，實(shí)現(xiàn)有機(jī)無縫粘連。

實(shí)施例1

首先在一個(gè)1L槽中取2/3體積的蒸餾水，依次溶解3500g尿素和4000g硝酸鉀，等槽中試劑全部溶解之后，將1500g氯化鈉在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1L，得到電解液；將純鈦件放入配制的電解液中，以純鈦件為陰極，石墨為陽極，電壓升至300V后把鈦合金件置入電解液中，處理10分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例2

首先在一個(gè)1L槽中取2/3體積的去離子水，依次溶解的3000g甲酰胺和5000g硝酸鈉，等槽中試劑全部溶解之后，將1000g氯化鉀在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1L，得到電解液；將Ti-6Al-4V件放入配制的快速微弧滲氮溶液中，以Ti-6Al-4V件為陰極，石墨為陽極，電壓升至450V后把鈦合金件置入電解液中，處理6分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例3

首先在一個(gè)1.5L槽中取2/3體積的蒸餾水，依次溶解3500g尿素和4000g硝酸鈉，等槽中試劑全部溶解之后，將1000g氯化鈉在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1.5L，得到電解液；將Ti-15Mo件放入配制的快速微弧滲氮溶液中，以Ti-15Mo件為陰極，石墨為陽極，電壓升至600V后把鈦合金件置入電解液中，處理5分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例4

首先在一個(gè)1.2L槽中取2/3體積的去離子水，依次溶解的3200g甲酰胺和4600g硝酸鈉，等槽中試劑全部溶解之后，將1000g氯化鉀在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1.2L，得到電解液；將Ti-6Al-4V件放入配制的快速微弧滲氮溶液中，以Ti-6Al-4V件為陰極，石墨為陽極，電壓升至450V后把鈦合金件置入電解液中，處理6分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例5

首先在一個(gè)1.2L槽中取2/3體積的去離子水，依次溶解的3200g甲酰胺和4200g硝酸鈉，等槽中試劑全部溶解之后，將1400g氯化鉀在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1.2L，得到電解液；將Ti-15Mo件放入配制的快速微弧滲氮溶液中，以Ti-15Mo件為陰極，石墨為陽極，電壓升至600V后把鈦合金件置入電解液中，處理5分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結(jié)構(gòu)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。