[发明专利]一种应用溶胶凝胶法在AZ31表面制备甲基纤维素/羟基磷灰石复合涂层

说明书

本发明涉及一种应用溶胶凝胶法在AZ31表面制备甲基纤维素/羟基磷灰石复合涂层。一种应用溶胶凝胶法在AZ31表面制备甲基纤维素/羟基磷灰石复合涂层，以甲基纤维素为添加剂，Ca(OH)₂和Ca(H₂PO₄)₂·H₂O为原料，通过溶胶凝胶法在AZ31镁合金表面制备了厚度约60μm的甲基纤维素‑羟基磷灰石(MC‑HAP)复合涂层。通过溶胶凝胶法在AZ31镁合金表面制备出的MC‑HAP复合涂层不仅提高了膜层与基体的结合力，降低孔隙率，而且使膜层对基体的保护作用得到增强，是一种较好的制备羟基磷灰石涂层的方法。

技术领域

本发明涉及一种应用溶胶凝胶法在AZ31表面制备甲基纤维素/羟基磷灰石复合涂层。

背景技术

AZ31镁合金是一种最轻的工程结构金属材料，具有密度小、比强度高、良好的导电能力和电磁屏蔽性能、减振和阻尼性能好且容易回收利用等特点，因此在汽车、航空航天以及3C产品(家用电器、计算机、通信电子器件)等领域已经有了广泛的应用。镁又是人体必需的元素，研究证实镁对人体无毒性且能够促进骨组织愈合，使其成为最具研究价值的生物医用材料。但是镁合金的耐蚀性差，在生物体内降解速率快，不能满足其作为骨植入材料的要求。

羟基磷灰石耐蚀性高，化学性能好，有良好的生物相容性，是人体骨骼组织的主要成分，如果将羟基磷灰石覆盖在镁合金表面，不仅可以提高镁合金的耐蚀性能，延缓其降解速率，而且还使羟基磷灰石具有优良的力学性能。

金属基表面制备羟基磷灰石涂层的方法很多，有激光熔覆法、等离子喷涂法、电化学沉积法、仿生溶液法、溶胶凝胶法等。与其他方法相比，溶胶凝胶法操作简单，成本低廉，但目前利用溶胶凝胶法在AZ31表面制备羟基磷灰石涂层的应用还较少，而且由

于陶瓷与金属的膨胀系数及化学键型的差别较大，导致该方法制备的涂层裂纹较多、厚度较薄。甲基纤维素是一种由纤维素和NaOHCH₃Cl制得的纤维素，本身具有一定的热凝胶性及较好的成膜性，制备HAP涂层时添加适量的MC可增加凝胶的粘度，减少它的流动性，有利于涂层均匀成膜并能增加涂层的强度。

因此，需要提供一种既可以提高镁合金的耐蚀性能，延缓其降解速率，又可以使得涂层均匀成膜并能增加涂层的厚度的复合涂层，以用于提高对基体的保护作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提高镁合金的耐蚀性能，延缓其降解速率。

本发明所采用的技术方案是：一种应用溶胶凝胶法在AZ31表面制备甲基纤维素/羟基磷灰石复合涂层，按照如下步骤进行：

步骤一、基体预处理：把AZ31镁合金轧板通过打磨去除表面的氧化物后依次进行无水乙醇、去离子水超声清洗，然后用稀磷酸溶液活化，最后再次依次进行去离子水、无水乙醇、去离子水超声清洗；

步骤二、甲基纤维素-羟基磷灰石混合凝胶的制备：将Ca(OH)₂过饱和溶液在水浴中加热，然后缓慢滴加Ca(H₂PO₄)₂溶液，搅拌、静置，使其成为凝胶，随后向该凝胶中加入甲基纤维素MC水溶液搅拌均匀，制得甲基纤维素-羟基磷灰石混合凝胶；

步骤三、甲基纤维素-羟基磷灰石复合涂层的制备：将步骤一种

经过预处理的AZ31镁合金放入步骤二中制得的甲基纤维素-羟基磷灰石混合凝胶浸泡，浸泡过程提拉AZ31镁合金，浸泡完成后把AZ31镁合金进行低温干燥和高温热处理，然后再次放入步骤二中制得的甲基纤维素-羟基磷灰石混合凝胶浸泡，浸泡过程提拉AZ31镁合金，浸泡完成后把AZ31镁合金进行低温干燥和高温热处理，重复2-3次，制得MC-HAP复合涂层。

作为一种优选方式：所述的步骤一中稀磷酸溶液的质量百分比浓度为4%，活化时间为10秒钟。