[发明专利]一种可提高医用镁合金耐腐蚀性的表面涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可提高医用镁合金耐腐蚀性的表面涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)以镁合金为基体材料，用砂纸打磨后，进行超声清洗；(2)制备碳酸水溶液；(3)将镁合金基体置于碳酸水溶液中进行超声处理，使镁合金基体的表面形成碱式碳酸镁膜层；(4)将经过步骤(3)处理后的镁合金基体置于水浴中，进行热处理，使镁合金基体表面形成致密的氧化镁层；(5)将经过步骤(4)处理的镁合金基体置于硅酸钠溶液中进行封孔处理。该制备方法简单易操作，制备成本低，制备过程不会产生易污染环境的物质，且制备的涂层较均匀致密，耐腐蚀效果理想，性能稳定性好，生物相容性好。

技术领域

本发明属于镁合金表面处理技术领域，特别涉及一种可提高医用镁合金耐腐蚀性的表面涂层及其制备方法。

背景技术

镁及镁合金具有许多优于现有生物医用金属材料的性能。其具体优点为：

第一，良好的生物相容性，这种性能特别是在骨骼新陈代谢中不可或缺。镁在人体中正常含量为25g，半数存在于骨骼中，血清正常镁浓度为1.5-2.5mm/mol，其几乎参与人体所有的新陈代谢活动，包括骨细胞的形成，加速骨质的愈合，激活体内各种酶，参与蛋白质的合成，肌肉收缩及体温调节。

第二，优良的力学性能，可以缓解骨科植入物的应力遮挡效应。Mg及其合金密度低，不到医用钛合金密度的1/3，与人体密质骨极其相近。其可减轻植入人体后患者的不适感和负重感，便于促进其康复。另外，Mg及其合金具有较高的比强度与比刚度，杨氏模量约为45Gpa，不到医用钛合金弹性模量的一半，更接近天然骨皮质组织，能有效缓解骨科植入物的应力遮挡效应，而且具备足够的强度，可避免植入材料和人骨弹性模量不匹配造成的骨骼强度降低和愈合迟缓问题；

第三，人体内可降解性。镁的标准平衡电位为-2.37V，低于其他工业金属植入材料。其氧化膜疏松多孔，尤其是在含有氯离子的腐蚀介质中呈现出较高的化学和电化学活性，使其具有很强的可降解天然优势。镁能在人体自身修复的同时被生物降解腐蚀，降解腐蚀的产物能够被身体吸收或排泄。由于其可降解性，人体自身修复后，无需经历二次手术，无需将其取出。

第四，良好的导热性和无磁性，对CT等检查的干扰较小。

但是，镁材料的缺陷是其腐蚀速率太快，以至于其作为植入材料植入人体后，在人体未修复完成前，镁材料已经降解消失。

因此，如何提高医用镁合金材料的耐腐蚀性，实现其可控降解性，是镁合金作为医用植入材料研究的重点。

现有技术中，提高镁合金材料耐腐蚀性的方式一般采用对镁合金表面进行改性的方法，即在镁合金的表面制备耐腐蚀涂层；目前，耐腐蚀涂层的制备方法有稀土转化法、微弧氧化法、电化学沉积法等。但是，现有的这些方法在制备涂层的过程中，容易产生重金属离子、磷酸根离子等污染环境的物质，而且制备工艺复杂，制备的涂层性能稳定性不理想，耐腐蚀效果也不够理想。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可提高医用镁合金耐腐蚀性的表面涂层及其制备方法，该制备方法简单易操作，制备成本低，制备过程不会产生易污染环境的物质，且制备的涂层较均匀致密，耐腐蚀效果理想，性能稳定性好，生物相容性好。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种可提高医用镁合金耐腐蚀性的表面涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)以镁合金为基体材料，用砂纸打磨后，置于清洗混合液中进行超声清洗，然后置于去离子水中进行超声清洗，清洗干净后，备用；

(2)将高纯CO₂气体在室温下通入去离子水中，连续通入5-10min，制成碳酸水溶液；