[发明专利]生物活性钛基表面复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用金属基复合材料，具体是生物活性钛基表面复合材料及其制备方法。

背景技术

目前人体骨骼和牙齿等生物硬组织用置换(修复)材料大多为轧制或铸造钛材料，钛材料具有耐腐蚀、强度高和生物相容等特点。但是钛材料缺少生物活性，而且轧制或铸造钛材料的弹性模量明显高于人体骨，因而降低了材料的生物力学相容性，限制了钛材料的应用。钛材料微弧氧化处理可使钛材料获得多孔状二氧化钛表层，使材料表层的弹性模量下降，材料表层的生物力学相容性有所改善。然而钛材料的生物活性问题还需进一步解决，弹性模量也需进一步降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物活性钛基表面复合材料的制备方法，解决现有钛材料存在的生物活性有欠缺，材料的弹性模量较高的问题。

本发明的目的还在于提供所述方法制备的生物活性钛基表面复合材料。

本发明的生物活性钛基表面复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将金属钛或钛合金材料在去离子水中微弧氧化处理，微弧氧化以钛材料为阳极、不锈钢为阴极，微弧氧化电源在恒压或恒流模式下工作；

(2)微弧氧化处理后的钛材料在装有H₂O₂溶液的高压釜中做二次氧化处理，处理温度150℃～250℃，处理时间大于或等于0.5小时。

微弧氧化电源在恒压模式下工作时，选取电压300V～500V，占空比10％～40％，频率范围200Hz～1000Hz；微弧氧化电源在恒流模式下工作时，选取电流0.2～2.0A，占空比60％～85％，频率范围200Hz～1000Hz。

上述方法制备的生物活性钛基表面复合材料，表层呈多孔状，表层为含有羟基的二氧化钛。

本发明生物活性钛基表面复合材料及其制备方法的设计依据及主要特点如下：微弧氧化处理可使钛材料获得多孔状二氧化钛表层，使材料表层的弹性模量下降，材料表层的生物力学相容性有所改善；微弧氧化处理后的钛材料在装有H₂O₂溶液的高压釜中做二次氧化处理，制备得到的钛基复合材料表层含有羟基，有助于复合材料与骨结合，使得材料表层生物活性提高。该复合材料生物活性和生物力学相容性高于单一轧制或铸造钛材料，可用于制备人体骨骼和牙齿等硬组织用生物置换(修复)体。

具体实施方式

实施例1：将金属钛或钛合金材料在去离子水中微弧氧化处理，以钛材料为阳极、不锈钢为阴极。微弧氧化电源在恒压模式下，选取电压300V，占空比10％，频率200Hz。微弧氧化处理后的钛材料在装有H₂O₂溶液的高压釜中做二次氧化处理，处理温度200℃，处理时间0.5小时。该材料表层具有生物活性和较好的生物力学相容性。

实施例2：将金属钛或钛合金材料在去离子水中微弧氧化处理，以钛材料为阳极、不锈钢为阴极。微弧氧化电源在恒压模式下，选取电压500V，占空比15％，频率400Hz。微弧氧化处理后的钛材料在装有H₂O₂溶液的高压釜中做二次氧化处理，处理温度150℃，处理时间2小时。该材料表层具有生物活性和较好的生物力学相容性。

实施例3：将金属钛或钛合金材料在去离子水中微弧氧化处理，以钛材料为阳极、不锈钢为阴极。微弧氧化电源在恒压模式下，选取电压400V，占空比30％，频率600Hz。微弧氧化处理后的钛材料在装有H₂O₂溶液的高压釜中做二次氧化处理，处理温度250℃，处理时间3小时。该材料表层具有生物活性和较好的生物力学相容性。

实施例4：将金属钛或钛合金材料在去离子水中微弧氧化处理，以钛材料为阳极、不锈钢为阴极。微弧氧化电源在恒压模式下，选取电压450V，占空比40％，频率1000Hz。微弧氧化处理后的钛材料在装有H₂O₂溶液的高压釜中做二次氧化处理，处理温度200℃，处理时间1小时。该材料表层具有生物活性和较好的生物力学相容性。

实施例5：将金属钛或钛合金材料在去离子水中微弧氧化处理，以钛材料为阳极、不锈钢为阴极。微弧氧化电源在恒流模式下，选取电流2A，占空比85％，频率范围600Hz。微弧氧化处理后的钛材料在装有H₂O₂溶液的高压釜中做二次氧化处理，处理温度180℃，处理时间4小时。该材料表层具有生物活性和较好的生物力学相容性。