[发明专利]一种医用镁合金基体表面Ca-P相生物活性防腐涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用镁合金基体表面Ca-P相生物活性防腐涂层的制备方法，属于镁合金表面防腐技术领域。

背景技术

与传统的不锈钢、钛合金等生物惰性材料相比，镁合金具有优越的生物力学性能、生物相容性、体内可降解性能和无毒性等特点，有望成为生物可降解性新一代医用金属硬组织材料。但由于镁标准电极电位非常负（E=-2.37 V）,镁合金植入含有有机酸、氯离子等多种电解质的生理体液中将会发生快速的腐蚀降解，导致植入体内的镁合金构件过早地丧失结构稳定性和功能性，从而破坏组织的修复和生长，这种低耐蚀性限制镁合金在医学领域的应用。

涂层技术已经被认定是提高镁合金及其制品耐蚀性的有效手段。传统的镁合金表面涂层只单纯地注重于解决镁合金的耐蚀性，而对于植入体内的医用镁合金来说，施加于其表面的涂层不仅要具有较高的抵抗外界环境腐蚀能力而且要对人体无害并具有生物相容性。以无机磷酸盐为主要成分的Ca-P相由于其与人体骨质中无机成分相当，并具有较好的抗磨损和腐蚀性能，已成为医用镁合金表面最具前景的生物活性防腐涂层。

目前在镁合金基体上获得Ca-P相涂层的制备技术主要有仿生法、溶胶-凝胶法、微弧氧化法、等离子喷涂法、电沉积法及化学转化膜法。其中，化学转化膜法与其它技术相比具有工艺简单、成本低、能耗小、成膜速度快、不受零部件产品形状的影响等优点，成为医用镁合金表面改性处理中最具工业化应用前景的制备方法。

虽然化学转化膜法在医用镁合金表面改性处理上具有很多优点，但由于该方法在成膜过程中无法柔性控制形核率及成膜反应的进程而导致其在成膜质量、膜层结构控制等方面还存在明显不足，如，膜层不均匀、组织粗大疏松、内部存在裂纹、膜层薄（一般不超过几个微米），而且容易造成基体过分氧化腐蚀等。这些缺点都将影响医用镁合金在服役期间的耐蚀性能和结构性能。

发明内容

本发明的为了解决上述医用镁合金表面成膜过程中无法柔性控制形核率及成膜反应的进程而导致其在成膜质量、膜层结构控制等方面还存在明显不足，如，膜层不均匀、组织粗大疏松、内部存在裂纹、膜层薄（一般不超过几个微米），而且容易造成基体过分氧化腐蚀等技术问题而提供一种医用镁合金基体表面Ca-P相生物活性防腐涂层的制备方法，该制备方法可以实现柔性控制Ca-P相形核率和成膜反应的进程，增加形核点，解决了直接在镁合金基体上制备的Ca-P相生物活性防腐涂层存在膜层组织粗大、致密度低、内部裂纹盛行、膜层结构和厚度无法控制等不足。所得的医用镁合金基体表面Ca-P相生物活性防腐涂层具有形核率高、膜层覆盖均匀、厚度可控、致密度高的生物活性防腐Ca-P相涂层等特点。

本发明的技术方案

一种医用镁合金基体表面Ca-P相生物活性防腐涂层的制备方法，即通过间歇电流诱导化学沉积法在医用镁合金基体的表面制备一层Ca-P相生物活性防腐涂层，具体包括以下步骤：

（1）、对医用镁合金基体表面进行预处理

          将医用镁合金基体放入脱脂液中控制温度60℃浸泡3-5h进行除油，然后将医用镁合金基体取出放入酸蚀液中室温下进行酸蚀处理0.5-1min以去除医用镁合金基体表面的氧化膜，从而完成医用镁合金基体表面的预处理；

所述的医用镁合金基材可以是加工之前的原材料，也可以是镁合金原材料经加工之后的镁合金板材、棒材等型材料，亦可以是镁合金零部件制品，本发明优选的实施例中以镁合金板材为例；

所述的脱脂液，按每升计算，含10g氢氧化钾、10g磷酸三钠、2g乙二胺四乙酸，余量为水；其中所述的乙二胺四乙酸还可以用乙二胺四乙酸二钠替代；

所述的酸蚀液为质量百分比浓度为75%的磷酸水溶液；

（2）、将经预处理的医用镁合金基体作为阴极与电源负极连接，以钛板作为阳极，将阴极、阳极插入到电解液中，采用间歇电流诱导化学沉积法，通过控制电流密度5A/dm²，间歇时间10s在经过预处理的医用镁合金基体表面进行沉积处理10-40min，然后用去离子水冲洗干净，常温吹干，装袋备用，即在医用镁合金基体表面形成一层Ca-P相生物活性防腐涂层；

所述的电解液，按每升计算，含20g氧化钙、50ml磷酸、10g硝酸钙、1g二水钼酸钠以及2.5g间硝基苯磺酸钠，余量为水，pH为2.5；该电解液不同于以往报道的电化学沉积制备Ca-P相涂层中所采用的偏中性或碱性的电解液；