[发明专利]一种用微弧氧化技术在NiTi合金表面原位生成TiO2氧化膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微弧氧化技术领域，特别涉及一种用微弧氧化技术在NiTi合金表面原位生成TiO₂氧化膜的方法。

背景技术

NiTi形状记忆合金作为一种新型生物医用材料，已经得到广泛应用并且发展十分迅速。但是NiTi记忆合金耐腐蚀性和生物相容性有待进一步提高，对NiTi合金进行表面改性是急需解决和十分重要的课题。在NiTi记忆合金中，元素钛形成氧化物时释放出的热量是元素镍形成氧化物时的4倍，钛对氧高的化学吸附亲和力使得在NiTi合金表面的氧化物层主要为TiO₂。研究表明，NiTi合金良好的生物相容性源自于其合金表面的富钛氧化物层，经适当热处理与钝化可在NiTi合金表面产生一氧化物层，能有效提高其抗腐蚀性能，根本原因是表面Ni、NiO含量的减少和TiO₂含量的增加。微弧氧化技术在钛合金表面可以生成具有生物活性的TiO₂氧化膜，该氧化膜具有生物相容性好、能阻止血栓的形成、与基体结合强度高、愈合时间短的特点，具有极高的临床应用价值。能否把微弧氧化技术应用到NiTi合金进行表面改性，以在NiTi合金表面原位生成TiO₂氧化膜，减少表面Ni元素含量，提高NiTi合金生物相容性，国内外在这方面还未见报道。本发明将微弧氧化技术用于NiTi合金进行表面改性，在NiTi合金表面原位生成了TiO₂氧化膜，经过查询，未见有相关专利发表。

发明内容

本发明的目的是提供一种用微弧氧化技术在NiTi合金表面原位生成TiO₂氧化膜的方法。其特征为：用微弧氧化技术对NiTi合金(其化学成分为：Ni50wt％，Ti50wt％)进行表面改性，在NiTi合金表面原位生成TiO₂氧化膜。其微弧氧化工艺参数为：电流密度为5-12A/cm²，电压250-500V，频率为250-450Hz，电解液温度控制为20℃～60℃，微弧氧化时间为20-70min。

上述微弧氧化工艺参数可优选为：电流密度为9A/cm2，电压380V，频率为350Hz，电解液温度控制为40℃，微弧氧化时间为50min。

用微弧氧化技术对NiTi合金进行表面改性，在NiTi合金表面原位生成TiO₂氧化膜，对该TiO₂氧化膜的检测主要取决于TiO₂氧化膜的厚度和结合强度，TiO₂氧化膜的厚度大、结合力强，则表明TiO₂氧化膜的性能优良，在临床医学领域、军用、民用等相关领域有更大的应用空间。

具体实施方式

实施例1

用微弧氧化技术对NiTi合金(其化学成分为：Ni50wt％，Ti50wt％)进行表面改性，在NiTi合金表面原位生成TiO₂氧化膜。其微弧氧化工艺参数为：电流密度为5A/cm²，电压为250V，频率为250Hz，电解液温度控制为20℃，微弧氧化时间为20min。试验结果见表1。

实施例2

用微弧氧化技术对NiTi合金(其化学成分为：Ni50wt％，Ti50wt％)进行表面改性，在NiTi合金表面原位生成TiO₂氧化膜。其微弧氧化工艺参数为：电流密度为12A/cm²，电压为500V，频率为450Hz，电解液温度控制为60℃，微弧氧化时间为70min。试验结果见表1。

实施例3

用微弧氧化技术对NiTi合金(其化学成分为：Ni50wt％，Ti50wt％)进行表面改性，在NiTi合金表面原位生成TiO₂氧化膜。其微弧氧化工艺参数为：电流密度分别为9A/cm²，电压为380V，频率为350Hz，电解液温度控制为40℃，微弧氧化时间为50min。试验结果见表1。

表1  TiO₂氧化膜的性能指标

  TiO₂氧化膜厚度(μm)  TiO₂氧化膜与基体结合强度(MPa)  实施例1  25  34.1  实施例2  26  35.3  实施例3  34  43.2