[发明专利]NiTi记忆合金选择性脱Ni阳极氧化法制备TiO2膜的方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种用阳极氧化法在钛合金表面制备TiO₂膜的方法，尤其涉及一种在NiTi记忆合金表面制备原位TiO₂膜的方法。

背景技术：NiTi记忆合金是一种近等原子比的金属间化合物，具有优良的耐蚀性和生物相容性；目前主要用于骨科、口腔科、心血管科、妇科和整形外科等医用领域。尽管NiTi记忆合金在医学领域的应用取得了很大进步，但仍然存在Ni离子容易溶出的问题。Ni离子可抑制DNA合成、改变其结构、阻断其传输和复制，降低体细胞蛋白含量，因而表现出极强的毒性；致使周围组织产生局部或全身性反应，轻则发炎，重则组织坏死。而且NiTi记忆合金作为硬组织植入材料时，容易因缺乏生物活性而不能与骨组织直接结合，这在一定程度上影响了合金的耐蚀性和生物相容性；故对合金进行表面处理，改变其表面性能已成为当前国内外研究的热点。

近年来，NiTi记忆合金作为医用金属材料在临床上的应用越来越广泛，但也暴露出了不少问题，若长时间植入人体则易发生炎症、甚至致癌。为此，许多国内外学者采用溶胶-凝胶、高温氧化、激光表面改性等方法对NiTi记忆合金进行了大量的表面改性研究，期待改性后的NiTi记忆合金能成为一种安全可靠的医用材料；但临床应用证明均未获得理想的效果，或多或少存在某一方面的缺陷。

发明内容：针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种NiTi记忆合金选择性脱Ni阳极氧化法制备TiO₂膜的方法，该方法能够在NiTi记忆合金表面形成一层具有良好耐蚀性和生物相容性的TiO₂膜。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：将NiTi记忆合金打磨至镜面、用丙酮擦拭干净，将打磨好的NiTi记忆合金浸入稀盐酸溶液中进行阳极氧化处理5min，控制电流密度为0.066A/cm²；所述稀盐酸溶液是质量百分比浓度为36％的盐酸与蒸馏水按1∶10的体积混合而成，所述NiTi记忆合金的成份为Ti49.3at％、Ni50.7at％。

与现有技术比较，采用本发明方法制备得到的TiO₂氧化膜不仅具有致密、完整、厚度厚、耐腐蚀性能强、热力学稳定性好等优点，而且TiO₂氧化膜的表面形貌呈现有利于细胞爬行生长的钩槽状、Ni离子溶出量少。

附图说明：

图1是NiTi记忆合金和金属Ti在稀盐酸中动电位对比极化曲线图；

图2是NiTi记忆合金在稀盐酸溶液中阳极氧化SEM图；

图3是NiTi记忆合金经稀盐酸阳极氧化处理前后的XRD图谱；

图4是NiTi记忆合金氧化膜Ar⁺溅射XPS全谱图；

图5是处理前后的NiTi记忆合金在Fusayama中腐蚀电位曲线图；

图6是处理前后的NiTi记忆合金在Fusayama中阳极极化曲线图；

图7是处理前后的NiTi记忆合金在细胞培养液中镍离子含量直方图；

图8不同阳极氧化时间NiTi记忆合金在Fusayama中阳极极化曲线图。

具体实施方式：下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明，具体方法如下：

用W40～W5号金相砂纸对NiTi记忆合金逐级打磨至镜面，再用无水乙醇和丙酮溶液对打磨好的NiTi记忆合金进行超声波清洗脱脂，然后用丙酮擦拭干净；室温下，将打磨好的NiTi记忆合金浸入稀盐酸溶液中；采用经典三电极体系雷磁DJS-292型恒电位仪对NiTi记忆合金进行阳极氧化处理5min，控制电流密度为0.066A/cm²；所述稀盐酸溶液是质量百分比浓度为36％的盐酸与蒸馏水按了1∶10的体积混合而成，所述NiTi记忆合金的成分为Ti49.3at％、Ni50.7at％。

图1是将NiTi记忆合金和金属Ti(纯度为99.9％)经上述方法打磨、洗净处理后分别浸于上述稀盐酸溶液中30min，然后采用上述设备分别对两者进行动电位极化测试(实验电压扫描范围为0.15V-0.30V，扫描速度为每30s增加0.01V)，根据NiTi记忆合金、金属Ti在各个电压点所对应的电流密度大小所作出的动电位对比极化曲线图。从图1可以看出，电流密度为0.066A/cm²时是选择性脱Ni的临界电流密度。

从图2可以看出，采用本发明方法在NiTi记忆合金表面制备的氧化膜呈钩槽状，且非常致密完整，有利于细胞爬行生长。