[发明专利]一种钛镍形状记忆合金涂层及其制备方法

说明书

一种钛镍形状记忆合金涂层及其制备方法，本发明提供的在Ti‑Ni记忆合金表面利用溶胶一凝胶法制备复合涂层的工艺。SiO₂复合涂层溶胶凝胶法制备涂层适当的工艺参数如下：聚乙烯醇(PVA)与正硅酸乙酯(TEOS)质量比为1：4，提拉速度为2 mm／min，烧结温度为550℃。经过溶胶‑凝胶工艺涂覆后的Ti‑Ni形状记忆合金表面形成了均匀致密的SiO₂涂层，涂层与基体的结合强度良好。对于复合涂层工艺确定了合理的工艺参数，得到理想的涂层制备效果。

技术领域

本发明涉及一种钛镍形状记忆合金，具体涉及钛镍形状记忆合金涂层及其制备方法，属于合金涂层的制备技术领域。

背景技术

形状记忆合金(shape memory alloy) 在临床医疗领域内有着广泛的应用，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等，记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。镍钛系形状记忆合金通常作为一种主流的记忆合金，但是随着当下生产力的不断发展，市场上的镍钛系形状记忆合金的各方面性能已无法满足当下社会的使用需求。

Ti-Ni记忆合金具有优良的形状记忆效应、超弹性、良好的生物相容性及耐腐蚀性。并已广泛应用于人工脏器用微型泵、毛细管、药物释放器、康复器械和绝育栓等临床和医疗器械。但Ti-Ni合金直接植入生物体则会存在Ni离子释放，存在生物毒性。因此，为了消除Ni离子危害，需要对Ti-Ni合金进行表面改性处理。

目前常用于生物材料表面改性的二氧化硅(SiO₂)凝胶具有绝热性能好、纳米结构可控、耐腐蚀性能好、生物相容性优异等特点，但SiO₂凝胶若直接涂覆于Ti-Ni记忆合金表面则存在粘结强度低的问题，因此需要引入成膜剂进行改性。聚乙烯醇(PVA) 是一种无毒、透明的多羟基高聚物，在作为一种有机偶联剂时与SiO₂溶胶具有良好的结合效果。一方面，可使SiO₂溶胶粘度升高且与Ti-Ni基体的结合性能良好，从而有效提高涂层的结合强度；另一方面，PVA溶剂还可以有效填充SiO₂溶胶在形成凝胶过程中形成的孔洞间隙，提高涂层的致密度、耐磨性、硬度等性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种溶胶-凝胶法制备Ti-Ni记忆合金表面复合涂层的工艺。

本发明实施的运用溶胶-凝胶法制备合金表面复合涂层的步骤为：

（1）实验所用的合金成分为Ti-53.60Ni(摩尔分数，％)，棒材经电火花切割成10 mm×10 mm×2 mm的薄片，薄片表面经预磨抛光、清洗。

（2）将获得的表面平整洁净的Ti-Ni合金基材在500℃恒温炉中保温1 h，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水进行超声清洗，烘干后备用。

（3）先将5 g聚乙烯醇(PVA)搅拌均匀并缓缓加入20℃的95mL去离子水中，浸泡24h后再将PVA溶剂缓慢升温到95℃并搅拌加速溶解，得到均匀、无色透明的PVA溶剂。

（4）向PVA溶剂中依次加入正硅酸乙酯 (TEOS) 和乙醇试剂，并滴加少量盐酸 (催化剂) 和正丙三醇 (稳定剂) ，最后在恒温磁力搅拌器中50℃恒温搅拌l h，静置2 h后得到淡蓝色的PVA／Si02均匀溶胶体。

（5）将经过预处理后的基材全部浸入PVA／SiO₂溶胶并浸泡30 S，再用垂直提拉机分别以1、2、5、10 mm／min的速率提拉基材至液面之上，室温空气中干燥20 min，然后在75℃干燥箱中干燥40 min。重复浸涂、干燥3次。

（6）在惰性气体保护下进行不同温度的烧结处理，以3～5℃／min的升温速率分别升到450、550、650和750℃，烧结1 h后随炉冷却，重复提拉、干燥、烧结3次。