[发明专利]一种镁合金涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种镁合金涂层，所述镁合金涂层的组成包括片状的氢氧化镁和长条状的磷酸镁钾，所述氢氧化镁分布在所述镁合金基体的表面形成氢氧化镁层，所述氢氧化镁层的表面分布有聚集在一起呈花瓣状的所述磷酸镁钾。本发明提供的镁合金涂层降解速度慢，生物相容性和促成骨性能优异，改善了镁合金基体的耐蚀性能和生物相容性。此外，镁合金涂层与镁合金基体的结合力较强。本发明还提供了一种镁合金涂层的制备方法，利用简单一步水热合成法，可以制得兼具优异的耐蚀性能和生物相容性的镁合金涂层，方法简单，成本较低。

技术领域

本发明涉及合金表面处理技术领域，具体涉及一种镁合金涂层及其制备方法。

背景技术

镁及镁合金具有密度小、强度高和刚性好等特点，在生理环境下表现出良好的力学相容性、生物相容性和可降解性能。具体来说，镁合金具有以下优点：首先，镁元素是人体必需的微量元素之一，与人体骨细胞的生长、增殖及骨组织的愈合密切相关，缺乏镁元素可导致血钙浓度降低，诱发骨质疏松。其次，镁及镁合金质量轻，在所有金属结构材料中密度最小，仅为1.8g/cm³左右，与人骨的密度1.5g/cm³极为接近，弹性模量在35-45GPa之间更接近人骨的弹性模量，能有效缓解应力遮挡效应，是与骨具有最好的生物力学相容性的金属材料。此外，镁及镁合金具有很低的氧化还原标准电极电位-2.37V(Vs Standard HydrogenElectrode(SHE))，使其成为一种可降解的生物医用金属材料。

但由于苛刻的生理环境中富含大量的侵蚀性氯离子、磷酸氢根和硫酸根等离子，会加速镁合金的降解使其成为镁离子和氢氧根离子，并最终通过新陈代谢排出体外。生理环境下降解速度过快极易导致植入材料在组织愈合前就失去力学固定和支撑功能，从而导致整个植入失败。此外，快速腐蚀降解易导致皮下气泡产生及产生强碱性环境，严重威胁了病人的健康。目前镁合金在生物体中的快速降解已成为限制其临床应用的最大障碍。

目前针对降低镁合金降解速率的表面处理方法主要有电沉积法、化学沉积法、激光熔覆和离子束辅助沉积法和微弧氧化法等。这些方法主要通过在镁合金表面制备保护涂层，阻隔镁合金和腐蚀介质的接触，提高合金的耐蚀性能，从而有效延长合金的使用寿命。但这些方法普遍存在工艺成本高，工艺复杂，获得的涂层存在耐蚀性能、生物相容性较差和结合力不足的问题，因此亟需在镁合金表面设计兼具优异的耐蚀性和良好的生物相容性的多功能膜层。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种镁合金涂层及其制备方法。本发明镁合金涂层的制备方法工艺简单，制得的镁合金涂层耐蚀性能和生物相容性良好。

本发明第一方面提供了一种镁合金涂层，所述镁合金涂层的组成包括片状的氢氧化镁和长条状的磷酸镁钾，所述氢氧化镁分布在镁合金基体的表面形成氢氧化镁层，所述氢氧化镁层的表面分布有聚集在一起呈花瓣状的所述磷酸镁钾。

优选地，所述镁合金涂层中，所述磷酸镁钾的质量分数为5％-20％。

优选地，所述氢氧化镁层的内部分布有所述磷酸镁钾，在所述氢氧化镁层的表面和内部分布的磷酸镁钾的总厚度为20μm-30μm。

本发明第一方面提供的镁合金涂层降解速度慢，生物相容性和促成骨性能优异，改善了镁合金基体的耐蚀性能和生物相容性。此外，镁合金涂层与镁合金基体的结合力较强。

本发明第二方面提供了一种镁合金涂层的制备方法，包括：

提供镁合金基体，将所述镁合金基体进行预处理后置于反应釜中，然后在所述反应釜中加入含磷酸钾盐的水热处理液，加热反应釜，将所述水热处理液以2℃/min-10℃/min的升温速率升温至150℃-220℃后，进行水热反应0.5h-4h，然后降温至室温，在所述镁合金基体表面沉积得到镁合金涂层，所述镁合金涂层的组成包括片状的氢氧化镁和长条状的磷酸镁钾，所述氢氧化镁分布在所述镁合金基体的表面形成氢氧化镁层，所述氢氧化镁层的表面分布有聚集在一起呈花瓣状的所述磷酸镁钾。