專利名稱：鎳鈦合金表面羥基磷灰石/二氧化鈦復合涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學與工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鎳鈦合金表面生物活性涂 層的制備方法，特別涉及一種通過熱處理與微弧氧化相結(jié)合的方法在鎳鈦合金 表面制備羥基磷灰石/二氧化鈦復合涂層的方法。
背景技術(shù)：
鎳鈦形狀記憶合金(NiTi)由于具有形狀記憶效應和超彈性而廣泛應用于人 體硬組織植入物，但是鎳鈦合金骨植入材料沒有生物活性，不能與人體骨形成 骨性結(jié)合，易導致植入物功能喪失，使植入失敗。羥基磷灰石(HA)是人體骨 組織主要的無機成分，具有良好的生物相容性及骨引導性，在鎳鈦合金表面制 備含HA的涂層對于改善其植入物骨形成能力具有較大作用。但是HA的脆性大、 韌性低、強度差，且與鈦合金的熱膨脹系數(shù)差值大，因此金屬表面的純HA成 分的涂層在體內(nèi)強度低，涂層結(jié)合力弱，易于脫落。本發(fā)明為了克服單純羥基 磷灰石涂層的缺陷，在鈦合金表面制備含HA和二氧化鈦的微孔復合涂層，將 羥基磷灰石的生物活性作用、微孔結(jié)構(gòu)促進骨細胞黏附和生物代謝物的吸收作 用、二氧化鈦提高涂層與鎳鈦合金的界面結(jié)合力作用溶于一體，在鎳鈦合金表 面制備出羥基磷灰石/二氧化鈦微孔復合涂層。
微弧氧化方法(MAO)是一種金屬表面微孔氧化物涂層制備方法，該方法 可制備以基底金屬氧化物為主的多孔涂層并與基體形成高強度的冶金結(jié)合，但
3由于鎳鈦合金中Ni和Ti的原子比例接近50。/。， Ni不是閥金屬，其氧化膜性質(zhì) 不穩(wěn)定，不能在NiTi合金表面直接應用微弧氧化工藝制備涂層。目前國內(nèi)外尚 無用微弧氧化法在鎳鈦合金表面制備羥基磷灰石/二氧化鈦微孔涂層的報道，本 發(fā)明通過對鎳鈦合金預先進行熱處理，然后再采用微弧氧化法在鎳鈦合金上成 功制備出羥基磷灰石/二氧化鈦微孔復合涂層。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提高鎳鈦合金表面的生物活性，改善其植入物 與人體組織的生物相容性。提供一種在鎳鈦合金表面結(jié)合熱處理與微弧氧化技 術(shù)制備羥基磷灰石/二氧化鈦微孔復合涂層的方法。
本發(fā)明技術(shù)方案是將鎳鈦合金清洗后在電爐中熱處理，加熱溫度為400 650°C，保溫時間0.5 2h，隨爐冷卻，然后將經(jīng)過熱處理后的鎳鈦合金作為陽 極掛到電解液中，陰極為不銹鋼電解液槽或懸掛在電解液內(nèi)的不銹鋼片，采用 雙極性脈沖電源，正向脈沖電壓為300 650V、負向脈沖電壓為0 100V、脈 沖頻率為200 800Hz、占空比為8% 30%進行微弧氧化，工作液溫度為0 40°C，處理時間0 10min，微弧氧化采用的電解液為(CH3COO)2Ca.H20和 NaH2P04'2H20的水溶液，成分配比為Ca 0.025-0.2mol/L，含P 0.025-0.2mol/L。
本發(fā)明的效果和益處是通過對鎳鈦合金進行預氧化熱處理形成一層致密的 氧化鈦涂層，然后再進行微弧氧化，解決了鎳鈦合金不是閥金屬，難于直接進 行微弧氧化處理的問題，在鎳鈦合金表面制備出羥基磷灰石/二氧化鈦微孔復合 涂層，本發(fā)明方法制備的涂層可有效改善涂層的生物活性，并提高涂層的強度 及涂層與基體的界面結(jié)合強度。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案詳細敘述本發(fā)明的具體實施方式
。實施例1:
將鎳鈦合金工件放到電爐中進行熱處理，熱處理溫度在400°C，保溫時間
2h，隨爐冷卻，然后將熱處理后的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中，陰極為不 銹鋼電解液槽，采用雙極性脈沖電源，正向脈沖電壓為550V、負向脈沖電壓為 50V、脈沖頻率為500Hz、占空比為20%進行微弧氧化，工作液溫度為l(TC， 處理時間lmin，微弧氧化采用的電解液成分為(CH3COO)2Ca.H20和 NaH2P04'2H20的水溶液，成分配比為Ca O.lmol/L, P 0.1 mol/L。
本實施方式可在鎳鈦合金表面形成含Ca、 P的二氧化鈦微孔涂層，涂層與 鎳鈦合金結(jié)合強度大于30MPa，不易剝離、脫落，具有良好的生物活性。
實施例2:
將鎳鈦合金工件放到電爐中進行熱處理，熱處理溫度在550°C，保溫時 間lh，隨爐冷卻，然后將熱處理后的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中，陰極 為不銹鋼電解液槽，采用雙極性脈沖電源，正向脈沖電壓為500V、負向脈 沖電壓為50V、脈沖頻率為500Hz、占空比為15%進行微弧氧化，工作液溫 度為l(TC，處理時間3min，微弧氧化采用的電解液成分為(CH3COO)2Ca.H20 和NaH2P04.2H20的水溶液，成分配比為Ca O.lmol/L, P 0.1 mol/L。
本實施方式可在鎳鈦合金表面形成羥基磷灰石/二氧化鈦微孔復合涂層， 涂層與鎳鈦合金結(jié)合強度大于30MPa，不易剝離、脫落，具有良好的生物活 性，促進新骨生長。
實施例3:
將鎳鈦合金工件放到電爐中進行熱處理，熱處理溫度在650'C，保溫時 間0.5h，隨爐冷卻，然后將熱處理后的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中，陰極為不銹鋼電解液槽，采用雙極性脈沖電源，正向脈沖電壓為450V、負向 脈沖電壓為50V、脈沖頻率為500Hz、占空比為10%進行微弧氧化，工作液 溫度為10°C ，處理時間5min ，微弧氧化采用的電解液成分為 (CH3COO)2Ca'H20和NaH2P04'2H20的水溶液，成分配比為Ca 0. lmol/L， P 0.1 mol/L o
本實施方式可在鎳鈦合金表面形成羥基磷灰石/二氧化鈦微孔復合涂層， 涂層與鎳鈦合金結(jié)合強度大于30MPa，不易剝離、脫落，具有良好的生物活 性，促進新骨生長。
權(quán)利要求
1.一種鎳鈦合金表面羥基磷灰石/二氧化鈦復合涂層的制備方法，其特征在于將鎳鈦合金在電爐中熱處理，加熱溫度為400～650℃，保溫時間0.5～2h，隨爐冷卻，然后將經(jīng)過熱處理后的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中，陰極為不銹鋼電解液槽或懸掛在電解液內(nèi)的不銹鋼片，采用雙極性脈沖電源，正向脈沖電壓為300～650V、負向脈沖電壓為0～100V、脈沖頻率為200～800Hz、占空比為8％～30％進行微弧氧化，工作液溫度為0～40℃，處理時間0～10min，微弧氧化采用的電解液為(CH3COO)2Ca·H2O和NaH2PO4·2H2O的水溶液，成分配比為Ca 0.025～0.2mol/L，含P 0.025～0.2mol/L。
全文摘要
鎳鈦合金表面羥基磷灰石/二氧化鈦復合涂層的制備方法，涉及一種在鎳鈦合金表面制備羥基磷灰石/二氧化鈦微孔復合涂層的方法。其特征在于將鎳鈦合金在電爐中熱處理，加熱溫度為400～650℃，保溫時間0.5～2h，隨爐冷卻，然后將熱處理后的鎳鈦合金作為陽極掛到電解液中進行微弧氧化，陰極為不銹鋼電解液槽或懸掛在電解液內(nèi)的不銹鋼片，采用雙極性脈沖電源，正向脈沖電壓為300～650V、負向脈沖電壓為0～100V、脈沖頻率為200～800Hz、占空比為8％～30％，電解液溫度為0～40℃，處理時間0～10min，電解液成分為(CH<sub>3</sub>COO)<sub>2</sub>Ca·H<sub>2</sub>O和NaH<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>·2H<sub>2</sub>O的水溶液，成分配比為Ca0.025-0.2mol/L，含P0.025-0.2mol/L。本發(fā)明所制備的涂層有效改善鎳鈦合金的生物活性和涂層強度，適合在人體硬組織植入物及管腔支架領(lǐng)域中應用。
文檔編號C25D5/00GK101555616SQ200910011580
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者關(guān)少軒, 楊大智, 翠 田, 葛振東, 紅 趙, 民 齊 申請人:大連理工大學