[发明专利]一种微弧氧化电解液及其应用方法

说明书

本发明属于电解液技术领域。本发明提供了一种微弧氧化电解液，包含如下质量浓度的组分：成膜剂5～30g/L；氨基酸类螯合钙3～30g/L；氢氧化物5～30g/L；微量元素3～20g/L；所述微量元素包含氨基酸类螯合铁、氨基酸类螯合锶、氨基酸类螯合硒和氨基酸类螯合锰中的一种或几种。本发明的电解液不仅能够制备含钙磷以及微量元素的高耐腐蚀性功能性涂层，而且废液中的氨基酸、钙离子和微量元素均是鱼类营养剂，可为水体中的鱼类提供氨基酸酸和矿物质，实现废物再利用。本发明制备的氧化膜与基体结合力好，具有良好的耐腐蚀性、生物相容性和生物活性，能促进骨组织生长。

技术领域

本发明涉及电解液技术领域，尤其涉及一种微弧氧化电解液及其应用方法。

背景技术

目前，临床上广泛使用的骨折内固定器材多由不锈钢及钛合金制造。与以上金属材料相比，镁合金具有以下优势：(1)镁是动物体内第四丰富的阳离子，参与体内一系列新陈代谢过程，加速骨愈合等；只有在适当含量镁离子的作用下才能使合适的钙盐中的钙离子入血入骨，促进动物体生长；(2)镁合金的密度和弹性模量与人骨更接近，能有效缓解应力遮挡效应；(3)镁合金作为可降解材料，能避免二次手术，减少患者痛苦和经济负担，被认为是一种革命性的可降解金属骨科植入材料。虽然镁合金在生物医用领域具有独特的应用前景，但其在体液中腐蚀降解速率过快。因此，改善镁合金本身的耐腐蚀性能以及完善表面改性技术成为镁合金在骨科内植入材料领域应用的关键。

微弧氧化是一种有效的镁合金表面处理技术，形成的膜层具有耐蚀性高、耐磨性好以及与基体结合良好等特点，已广泛用于医用镁合金的表面改性研究。采用微弧氧化在镁合金表面原位生成氧化膜，不仅能延缓镁合金在体液中的腐蚀降解速率，而且火花放电在涂层表面形成的多孔结构有利于骨细胞的粘附和增长，从而改善镁合金表面生物相容性和生物活性。

由于微弧氧化制备的涂层性能如表面形貌、成分、结构和耐蚀性主要由电解液成分、基体材料和电参数所决定，因此可通过调节以上因素制备功能性涂层。钙和磷是骨头中的主要元素，且钙磷盐具有良好的生物活性，因此选择合适的电解质，使生成的氧化膜富含钙磷成为近年来制备生物涂层研究的重点。但是采用微弧氧化在镁合金表面制备钙磷盐涂层存在以下问题：大多数钙盐，例如氢氧化钙、氟化钙、碳酸钙和柠檬酸钙在水溶液中的溶解性较差；其次，钙盐可以与无机磷酸盐结合形成磷酸钙沉淀；再次，由于镁合金的化学活性高，通常使用碱性溶液作为电解质；在强碱性溶液中，Ca²⁺可以与氢氧化物结合形成微溶于水的氢氧化钙，因此溶液pH值升高对涂层钙含量产生不利影响。微弧氧化虽能在镁合金表面形成功能涂层，但会产生工业废水。

氨基酸和钙离子对人体健康非常关键，钙离子在体内吸收是一个复杂的系统工程，不仅需选择合适的钙盐，并且单一补钙无法成骨，即使钙进入血液也很难进入骨骼。因此，研究开发一种提高镁合金的耐蚀性、生物相容性和生物活性，得到高钙含量的环保型镁合金微弧氧化电解液，具有重要的经济价值和社会价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种微弧氧化电解液及其对镁合金进行微弧氧化的方法。本发明的电解液不仅能够制备含钙磷以及微量元素的高耐腐蚀性功能性涂层，而且废液中的氨基酸、钙离子和微量元素均是鱼类营养剂，可为水体中的鱼类提供氨基酸酸和矿物质，实现废物再利用。本发明制备的氧化膜厚度均匀、致密、表面光滑、微孔直径小、具有陶瓷外观，与基体结合力好，具有良好的耐腐蚀性、生物相容性和生物活性，能促进骨组织生长。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种微弧氧化电解液，包含如下质量浓度的组分：

所述微量元素包含氨基酸类螯合铁、氨基酸类螯合锶、氨基酸类螯合硒和氨基酸类螯合锰中的一种或几种。