[发明专利]一种用于生物植入的镁或镁合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种用于生物植入的镁或镁合金材料及其制备方法。

背景技术

镁及镁合金被认为是极具潜力的生物植入材料，其优势在于，如密度低、比强度/比刚度高等。此外，由于镁离子是人体内仅次于钾的细胞内正离子，参与体内的一系列新陈代谢过程，具有抗凝血性和组织相容性，因此，镁及镁合金具有更好的生物安全性。但是镁和镁合金的高反应活性和易腐蚀的缺点限制了其在生物植入材料领域的应用。为了控制镁和镁合金的腐蚀速率，提高其耐腐蚀性，延缓其使用寿命，研究人员也进行了多方面的探索和研究，例如在镁合金表面制备生物活性涂层，如在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)层，或羟基磷灰石的改性产品，如F-掺杂型、缺钙型等，以及水滑石、碳酸钙等涂层。以上这些涂层均为单一涂层，单一涂层存在以下缺点：一些涂层以纳米结构的形式存在，如HA、碳酸钙、水滑石等多呈纳米棒状或片状、针状；微弧氧化层常常呈多孔特征；溶胶凝胶或液相沉积制备的TiO₂表面布满裂纹。这些缺点都不利于提高镁或镁合金的耐腐蚀性能。为了克服单一涂层的缺点，一些研究人员已经开始制备复合涂层，例如纳米结构羟基磷灰石(HA)与微弧氧化涂层的复合(Applied Surface Science，257(2011)，2231-2237)、蜂胶和微弧氧化层的复合(J Mater Sci：Mater Med(2011)22：1681-1687)以及MAO/TiO₂复合涂层(Journal of Alloys and Compounds，469(2009)，286-292)。与单一涂层相比，复合涂层明显提高了镁或镁合金的耐腐蚀性能。但目前在镁或镁合金生物植入材料领域，可使用的复合涂层材料种类还较少，另外，复合涂层的制备工艺也较复杂且能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的用于生物植入的镁或镁合金材料。

本发明的目的还在于提供一种用于生物植入的镁或镁合金材料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于生物植入的镁或镁合金材料，包括镁或镁合金基体，在镁或镁合金基体上设置有磷酸镁层，在所述磷酸镁层上设置有氧化钛层。

所述磷酸镁层的厚度为8～12μm。

所述氧化钛层的厚度为0.5～10μm。

一种用于生物植入的镁或镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备镁或镁合金基体

按要求的尺寸和形状加工镁或镁合金，然后对镁或镁合金表面进行打磨抛光处理，然后再经脱脂处理，制得镁或镁合金基体；

(2)在镁或镁合金基体上制备磷酸镁层

配制微弧氧化电解液：将磷酸三钠和氢氧化钠加入水中，搅拌至磷酸三钠和氢氧化钠完全溶解，得到混合液A，混合液A中磷酸三钠的浓度为0.05～0.19mol/L，氢氧化钠的浓度为0.025～0.08mol/L，然后将混合液A的pH值调至8～12，即得微弧氧化电解液；

在镁或镁合金基体上制备磷酸镁层：步骤(1)制得的镁或镁合金基体作为阳极，不锈钢片作为阴极，将所述阳极和阴极同时浸入所述微弧氧化电解液中，搅拌，于室温下进行恒电位微弧氧化，反应电压为100～180伏特，反应时间为15～30分钟，在镁或镁合金基体上制备得到磷酸镁层，反应结束后将阳极取出，然后再经清洗、干燥，备用；

(3)在磷酸镁层上制备氧化钛层

制备溶胶：分别量取无水乙醇、钛酸四丁酯、二乙醇胺和去离子水，无水乙醇、钛酸四丁酯、二乙醇胺和去离子水的体积比为：钛酸四丁酯∶无水乙醇∶去离子水∶二乙醇胺＝(4～21)∶(69～97)∶(1～17)∶(1～8)，之后边搅拌边向无水乙醇中加入钛酸四丁酯，之后继续搅拌1～2小时，得混合液B，然后向混合液B中加入二乙醇胺，之后继续搅拌20～40分钟，得混合液C，然后向混合液C中加入去离子水，之后继续搅拌20～40分钟，制得溶胶；

在磷酸镁层上制备氧化钛层：对步骤(2)处理后的镁或镁合金基体进行5～10次浸涂处理，在磷酸镁层上制备得到氧化钛层，所述浸涂处理为：浸入所述溶胶中，然后以1～10cm/min的速度从所述溶胶中提出，之后在100～200℃温度下烘干；

(4)对氧化钛层进行热处理