[发明专利]镁合金表面原位生长NaMgF3

说明书

本发明公开了一种镁合金表面原位生长NaMgF₃纳米棒的方法，该方法首先利用微弧氧化技术在镁合金表面制备微弧氧化涂层，然后通过微波辅助水热法处理其表面，在其表面原位生长NaMgF₃纳米棒状涂层。本发明操作简单，在镁合金表面原位形成的NaMgF₃纳米棒可以有效地提高镁合金的耐腐蚀性，同时可以吸附抗菌肽(溶菌酶)、生物活性分子等，有效提高镁合金的抗菌性及生物相容性，为镁合金作为生物医用材料奠定了基础。本发明方法对扩展镁合金作为植入材料的制备具有重要的科学意义和应用价值。

技术领域

本发明属于镁合金表面改性技术领域，具体涉及一种在镁合金微弧氧化涂层上原位生长NaMgF₃纳米棒涂层的方法。

背景技术

作为一种新型的医用金属材料，镁及其合金由于具有优异的生物降解性、生物相容性和与天然骨骼的相似机械性能而广泛应用于骨科手术中。然而，镁合金在生理环境中的快速腐蚀限制了其临床应用。另外，镁合金作为医用植入材料无论长期或短期存在于人体内都将面临植入体相关感染，导致体内植入物失败，并发症，发病率和死亡率。目前，基材表面改性是一种非常有效的策略，可以通过物理或化学方法在基材表面形成无机-有机多功能性的膜层，以此提高基材耐腐蚀性和抗菌性而不影响基材的本体结构和性质。

已报道的生物镁合金改性涂层包括氟化物膜层、磷酸盐膜层、钙磷涂层、微弧氧化涂层、聚电解质膜层和高分子膜层等。其中，氟化镁膜层不仅可以有效降低镁合金生物降解速度，而且氟化镁膜中的氟还具有促进植入材料周围新骨形成和维持骨骼生理功能等作用，具有良好的生物相容性。然而，在生物镁合金表面制备氟化镁膜层的传统方法是将镁合金浸泡到一定浓度的氢氟酸溶液中，为获得较厚的氟化镁转化膜，其工艺周期通常较长。例如中国发明专利(专利号201310391134.6，申请日2013.09.02)公开了一种在镁合金表面制备氟化镁钠膜层的方法，该发明是将镁合金基材浸泡在氟化钠和氢氟酸的溶液中，工艺时间较长，且该发明所用的氢氟酸具有极强的腐蚀性，有剧毒，如吸入蒸气或接触皮肤会引起局部剧烈疼痛及细胞、软组织坏死，若不及时处置会引起全身中毒，甚至死亡。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有镁合金表面获得氟化镁转化膜周期长、使用氢氟酸且耐腐蚀性差等缺点，提供一种在镁合金微弧氧化涂层上原位快速生长NaMgF₃纳米棒涂层的方法，该方法处理后可显著提高镁合金的耐腐蚀性。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、微弧氧化处理镁合金表面

以含0.0065mol/L Na₃PO₄·12H₂O、0.065mol/LNa₂SiO₃·9H₂O、0.065mol/L NaOH的水溶液为电解液，采用直流脉冲电源，放电电压为350V、频率为100Hz、占空比为30％、阴阳极间距为3cm，对镁合金进行微弧氧化处理，放电处理时间为 10～15分钟，在镁合金表面形成MgO耐腐蚀涂层。

2、微弧氧化涂层表面原位生长NaMgF₃纳米棒涂层

将步骤1微弧氧化处理后的镁合金置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，并加入 0.05～0.15mol/L的NaF水溶液使镁合金完全浸没，在微波辅助条件下160～180℃反应5～15分钟，反应完后自然冷却至室温，将镁合金用去离子水冲洗干净后干燥，得到微弧氧化表面原位生长NaMgF₃纳米棒涂层的镁合金。

上述步骤2中，优选NaF水溶液浓度为0.1mol/L。

上述步骤2中，进一步优选在微波辅助条件下170℃反应7分钟。

上述微波辅助条件下的功率优选300～400W。