[发明专利]具有表面涂层的镍钛合金医疗器械及涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种制备镍钛合金医疗器械的表面涂层的方法，所述方法包括以下步骤：(1)通过加载脉冲式负偏压，进行钛的离子注入，以形成钛过渡层；和，(2)在保持脉冲式负偏压和钛注入的情况下，以0至20sccm梯度增加的流量通入氮气，以形成钛‑氮化钛梯度过渡层，最终形成纯氮化钛层。本发明还公开了一种具有表面涂层的镍钛合金医疗器械，所述表面涂层由内至外包括钛过渡层、钛‑氮化钛梯度过渡层和纯氮化钛层；且在所述钛‑氮化钛梯度过渡层中，氮化钛的含量是梯度均匀增加的。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种制备镍钛合金医疗器械的表面涂层的方法，以及具有表面涂层的镍钛合金医疗器械。

背景技术

错颌畸形是世界各国均呈较高发病率的口腔疾病。这种发育畸形是在儿童的生长发育过程中，由先天的遗传因素或后天的环境因素，如疾病、口腔不良习惯、替牙障碍等导致的牙列、颌骨和颅面的畸形。它不但影响面部美观，也影响口颌功能。近年来，随着人们生活水平的提高，不仅是儿童，越来越多的成人也在进行正畸治疗。

在口腔正畸治疗中，正畸丝是临床用于制作牙科正畸矫治器的一类金属弓丝，是矫治器中产生力量的关键部件。正畸丝的主要功能是对患者进行口腔矫形常用的辅助工具，对达到尽可能好的牙合关系并能保持愈后稳定，以及增加面部美观这三大矫治目标起着决定性的作用。市场上常见的正畸丝主要以不锈钢和镍钛记忆合金为主。

不锈钢正畸丝曾在临床上得到长期使用，但其刚度较大，移动牙齿时，力值变化的幅度大。另外，钢丝与托槽槽沟的吻合程度差，表现为对牙位的控制能力较差，矫治效果不够理想。CN 90219653提出了利用钛钢组合弓丝来实现矫治，其中钛丝用在畸形牙矫正部位，钢丝用在固定部位，提高错位牙的到位率和支抗力。但钛-钢材料本身仍属钢材料，其屈服强度较高，弯曲后材料内部的残余应力高，从而影响其弹性性能；而且异种材料之间容易形成电位势，在口腔内易发生腐蚀。

镍钛(NiTi)合金本身是一种能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的形状记忆合金，具有良好的可塑性。除具有独特的形状记忆功能外，镍钛合金还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等优异特点。而且镍钛合金的耐腐蚀性优于目前最好的医用不锈钢，因此可以满足各类医学的应用需求，是一种非常优秀的功能材料。

Andreasen等人于1971年首次将镍钛弓丝用于正畸临床(Andreasen G F,Hilleman T B.An evaluation of 55cobalt substituted nitinol wire for use inorthodontics[J].J.Am.Dent Assoc.,1971,82(6):1373-1375；Andreasen G F,Brady PR.Ause hypothesis for 55nitinol wire for orthodontics[J].Angle Orthod.,1972,42(2):172-177)。迄今为止，在正畸治疗过程中，镍钛正畸产品一直扮演着重要的角色。

例如，CN 92221550.2公开了“镍钛形状记忆合金错：矫正簧”，该矫正簧因采用具有形状记忆和超弹性的镍钛合金制成，故能在使用过程中自动缓慢地发力。CN 91224652.9公开了一种“牙齿正畸用的矫正拉簧”，其中矫正拉簧由簧体和挂耳组成，该拉簧由镍钛合金丝绕制而成。CN 201410821176.3公开了“一种渐变矫治力值正畸牙弓丝及其成型工艺和装置”。这些镍钛合金表面均未进行涂覆。CN 200810155809.6公开了“一种隐形托槽、隐形牙弓丝的制作方法”，其中公开了可使用电泳、浸涂、喷涂的方法，在金属牙弓丝表面涂覆有机材料，但并未公开该有机材料涂层的具体构成。