[发明专利]一种纳米二氧化钛覆膜根管锉及其制备方法

说明书

本发明涉及生物医用金属制品领域，尤其涉及一种纳米二氧化钛覆膜根管锉及其制备方法。一种纳米二氧化钛覆膜根管锉，以镍钛形状记忆合金为基体，其表面制备纳米二氧化钛覆膜，厚度为60‑100nm。本发明提供的纳米二氧化钛覆膜根管锉采用NiTi形状记忆合金具有生物功能性，其力学性能适用于人体；其表面纳米二氧化钛覆膜具有生物陶瓷的生物相容性，无毒性，具有良好的生物安全性，具有很大的优势和应用前景。本发明提供的纳米二氧化钛覆膜根管锉制备方法中采用的覆膜方法工艺简单，但覆膜效果好。本发明提供的纳米二氧化钛覆膜根管锉在医学上使用安全、实用性好。

技术领域

本发明涉及生物医用金属制品领域，尤其涉及一种纳米二氧化钛覆膜根管锉及其制备方法。

背景技术

齿科用的锉多为医用奥氏体不锈钢，通常以镍作为主要奥氏体化元素(如316L、317L 等)，含镍量约在14％左右。研究及临床统计表明，镍会引起一些人的过敏反应，甚至致畸和引起癌变。随着研究的深入，镍对人体的毒害作用愈来愈受到重视。

316L和317L型不锈钢是广泛使用的金属生物材料，目前已在齿科大批量应用的根管锉即由此类材料制成。近年来开始使用镍钛形状记忆合金制造这类根管锉，利用镍钛合金的形状记忆效应和超弹性，以及耐疲劳耐腐蚀等特性，可以使根管锉随着牙根的形状进行各种弯曲而不会折断，从而减少医疗事故，增加根管治疗的成功率，使患者减轻痛苦，给医生带来方便。但是镍钛形状记忆合金在制造根管锉的的过程中，由于金属韧性的需求，导致强度和耐磨性不足，清理根管不干净；同时，镍钛形状记忆合金也包含50％(名义成分)的镍，同样有镍离子析出导致毒性过敏现象。

鉴于以上情况，对镍钛合金根管锉表面改性涂层是必要的。钛及钛合金具有良好的耐蚀性和生物相容性，主要因为其表面存在非常稳定的氧化膜。钛和氧的亲和力很强，在含氧的环境中可在表面迅速形成稳定的二氧化钛氧化膜，使其表现出很好的耐蚀性。钛表面氧化膜的主要优点是：①二氧化钛具有较低的固有毒性；②二氧化钛在水中的溶解度很低；③钛阳离子与生物分子的反应活性很低，接近化学惰性；④过氧化物化学性能具有明显的抗炎作用。二氧化钛薄膜对镍钛形状记忆合金进行表面改性可提高其耐腐蚀性能和血液相容性，防止镍离子析出。

镍钛形状记忆合金的超弹性的可恢复变形为8-10％，作为生物陶瓷的二氧化钛几乎没有塑性。因此，改性二氧化钛的性能以适应基体镍钛合金的超弹性是重要的环节，不但能使镍钛形状记忆合金的生物功能性及生物相容性得到很好的应用。表面覆膜纳米化后，性能得到了改善，可以适应基础材料的使用性能。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种纳米二氧化钛覆膜根管锉及其制备方法。所述根管锉组成材料为既具有生物相容性又有生物功能性的镍钛形状记忆合金，其表面覆有纳米二氧化钛膜，以改善镍钛合金基体的镍离子析出问题，提高耐磨性，同时具有良好的生物相容性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种纳米二氧化钛覆膜根管锉，以镍钛形状记忆合金为基体，其表面制备纳米二氧化钛覆膜，厚度为60-100nm。

进一步地，所述镍钛形状记忆合金为生物医用镍钛形状记忆合金，是由以下质量分数的成分组成：镍50-51％，余量为钛；材料的杂质含量：氧＜300ppm，氮＜30ppm。

一种纳米二氧化钛覆膜根管锉的制备方法，具体包括以下步骤。

步骤1、通过活化溅射覆膜方法获得纳米二氧化钛膜，该方法在真空状态下进行，采用偏压磁控溅射工艺，通氧活化镍钛合金根管锉表面，使其自身钛与氧化合，产生致密二氧化钛氧化膜。

步骤2、同时采用高速电子溅射纯金属钛源，活化的钛与活化氧在空中化合过程中沉积于基体表面，得到加固复合膜层，厚度为60-100nm。

进一步地，所述步骤1中的环境温度控制在300-400℃。