[发明专利]在镁金属表面构建具有腐蚀保护作用的酒石酸涂层的方法

说明书

本发明公开了种在镁金属表面构建具有腐蚀保护作用的酒石酸涂层的方法，其步骤是：A、打磨、酸洗液超声清洗；B、将A步得到的镁金属浸没于浓度为3mol/L的NaOH溶液中，并置于50‑70℃的水浴环境下，放置11‑14h，进行碱活化预处理，然后冲洗干净后、干燥；C、配制5‑25g/L的酒石酸溶液，用1mol/L NaOH调节pH至5‑9；D、将B步得到的镁金属浸没在C步所配置的酒石酸溶液中，并置于30‑80℃的水浴环境下，放置3‑12h，再取出镁金属并用去离子水冲洗干净，真空干燥；即在镁金属表面成功构建具有腐蚀保护作用的酒石酸涂层。采用该方法对镁金属表面改性后，能够更有效地控制腐蚀性环境对镁金属的腐蚀速率，使镁金属作为生物医用可降解材料使用时，其腐蚀降解与生物体的治疗恢复周期匹配。

技术领域

本发明涉及镁基材料表面改性方法，特别涉及一种在镁金属表面构建具有腐蚀保护作用的酒石酸涂层的表面改性方法。

背景技术

镁作为地壳中含量最丰富的元素之一，由于其密度小、强度高、耐磨性强、延展性和韧性较高等力学性能，在20世纪末以后成为极具吸引力的金属材料。其中，在生物医用材料领域内，镁金属凭借其优异的力学性能、弹性模量与人骨相近、可降解性且生物相容性良好，成为最具潜力的生物可降解植入材料，尤其在骨植入材料、心血管支架材料方面具有较大应用前景。

但是由于镁的化学性质活泼，镁及镁合金在服役过程中极易被环境所腐蚀破坏，过快的腐蚀速率和严重的局部腐蚀会造成植入材料机械性能提前失效，给手术带来重大风险。因此镁合金过快的腐蚀速率限制了镁及镁合金作为生物医用可降解材料的应用，其腐蚀速率的控制问题是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种在镁金属表面构建具有腐蚀保护作用的酒石酸涂层的方法，采用该方法对镁金属表面改性后，能够更有效地控制腐蚀性环境对镁金属的腐蚀速率，使镁及镁合金作为生物医用可降解材料使用时，其腐蚀降解与生物体的治疗恢复周期匹配，且其生物相容性好。

本发明实现其目的所采用的技术方案是，一种在镁金属表面构建具有腐蚀保护作用的酒石酸涂层的方法，其步骤是：

A、将镁金属经水磨砂纸打磨后放入酸洗液超声清洗一分钟，随后取出镁金属并用去离子水冲洗干净；酸洗液中含有150g/L的Mg(NO₃)₂、22g/L的HNO₃和300g/L乙醇；

B、将A步得到的镁金属浸没于浓度为3mol/L的NaOH溶液中，并置于50-70℃的水浴环境下，放置11-14h，进行碱活化预处理，然后取出镁金属并用去离子水冲洗干净后、干燥；

C、配制5-25g/L的酒石酸溶液，用1mol/L NaOH调节pH至5-9；

D、将B步得到的镁金属浸没在C步所配置的酒石酸溶液中，并置于30-80℃的水浴环境下，放置3-12h，再取出镁金属并用去离子水冲洗干净，真空干燥；即在镁金属表面成功构建具有腐蚀保护作用的酒石酸涂层。

本发明的机理是：

B步对镁金属进行碱活化预处理，在镁的表面形成一层Mg(OH)₂的化学转化层，使镁表面富有更多的羟基(-OH)；镁表面的羟基(-OH)在D步中与酒石酸分子的羧基基团(-COOH)进行化学接枝，从而将酒石酸分子固定在材料的表面形成一层酒石酸薄膜。另外，酒石酸作为一种羧酸型金属离子螯合剂，对大多数二价或三价金属离子具有螯合作用，酒石酸分子通过捕获从已破坏的镁金属表面逸出的二价镁离子，在镁金属基底表面逸出镁离子的部位形成螯合产物，从而防止腐蚀的进一步发生，且阻隔外界腐蚀性离子的进入。由此所形成的表面在腐蚀性环境中将会起到控制腐蚀速率、保护基底材料的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：