[发明专利]一种用于钛基微弧氧化的电解质溶液

说明书

技术领域

本发明涉及微弧氧化技术，具体涉及一种用于钛基微弧氧化的电解质溶液。

背景技术

微弧氧化技术是一种在有色金属表面制备陶瓷膜层的新技术，由于微弧氧化技术制备的涂层与基体形成的是冶金结合，所以结合强度较高。国内外不少学者采用微弧氧化方法在镁、铝、钛及其合金表面制备陶瓷膜层。综合目前的研究工作发现，电解质溶液是影响陶瓷膜层结构和性能的重要因素，研究者开始采用硫酸、盐酸和磷酸作为电解质溶液来微弧氧化钛金属，在表面制得内层致密表层多孔的二氧化钛膜层，但是膜层的生物活性较低。后来研究者采用磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸氢钙、磷酸和乙酸钙来配制含钙磷的电解质溶液，但是磷酸钙盐的溶解度都较小，容易造成电解质溶液产生磷酸钙沉淀，为防止磷酸钙沉淀需长时间搅拌电解质溶液，近来研究者发现乙酸钙在β-甘油磷酸钠溶液中溶解度较大，配制时搅拌时间也较短，但是β-甘油磷酸钠价格较昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本相对低、配制省时且钙磷含量高的用于钛基微弧氧化的电解质溶液。

本发明的上述目的是通过如下措施来达到的。

一种用于钛基微弧氧化的电解质溶液，它含有磷酸根离子和钙离子，其特征在于：该电解质溶液还含有柠檬酸根离子，其电解质离子浓度范围为：磷酸根离子0.02～0.12mol/L，钙离子0.08～0.40mol/L，柠檬酸根离子0.08～0.40mol/L。

为了更好地实施本发明，所述为电解质溶液提供磷酸根离子的电解质为磷酸二氢钠、磷酸氢钠或磷酸氢钙；提供钙离子的电解质为乙酸钙；提供柠檬酸根离子的电解质为柠檬酸、柠檬酸钠或柠檬酸氨。

所述为电解质溶液提供磷酸根离子的电解质的最佳选择为磷酸二氢钠；提供钙离子的电解质的最佳选择为乙酸钙；提供柠檬酸根离子的电解质的最佳选择为柠檬酸。

所述电解质溶液中各电解质的优选离子浓度范围为：磷酸根离子0.02～0.04mol/L，钙离子0.10～0.20mol/L，柠檬酸根离子0.10～0.20mol/L。

所述电解质溶液中各电解质的最佳离子浓度为：磷酸根离子0.02mol/L，钙离子0.20mol/L，柠檬酸根离子的浓度为0.20mol/L。

本发明与现有技术相比，具有如下突出优点和显著效果：

1、本发明电解质溶液中加入了柠檬酸，柠檬酸是人体中物质代谢的重要中间产物，在新鲜骨中的含量为1％，占体内含量的70％以上，是骨骼的重要组成部分，得到的电解质溶液成本降低、配制省时且钙磷含量高，体现了以下特点：首先柠檬酸与电解质溶液中的钙离子形成螯合物，增加了钙盐在电解质溶液中的溶解度，同时阻止了磷酸钙沉淀生成；二是将带正电荷的钙离子转化为带负电荷的螯合物离子，增加了阳极钛及其合金表面对钙的吸附；三是与不加柠檬酸配制的电解质溶液相比，搅拌时间缩短且没有沉淀生成，达到了提高效率的目的。

2、本发明电解质溶液中提供柠檬酸根离子的电解质选用柠檬酸、柠檬酸钠或柠檬酸氨，与采用β-甘油磷酸钠的电解质溶液相比，有效地降低了成本。

3、本发明电解质溶液钙磷含量较高，用于钛基微弧氧化后，所得材料生物活性好。以实施例1为例，该材料能谱分析(EDX)显示涂层中钙、磷含量与不加柠檬酸微弧氧化所得膜层相比有明显的增加，分别由22.95％、12.63％增加到36.82％、14.67％；用该电解质溶液微弧氧化所得的膜层呈多孔结构，孔径为1～5um，浸泡在模拟体液中可生成类骨磷灰石，显示其良好生物活性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

用去离子水分别和磷酸二氢钠、乙酸钙、柠檬酸配制成含磷酸根离子和钙离子、柠檬酸根离子的电解质溶液，使电解质溶液中磷酸根离子的浓度为0.02mol/L，钙离子的浓度为0.08mol/L，柠檬酸根离子的浓度为0.08mol/L。配制电解质溶液时搅拌5小时后即可得到澄清的电解质溶液。

将10×10×1mm³钛片依次用180#、280#、360#、600#、800#、1000#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声清洗20min。