[发明专利]溶胶-凝胶法制备钛合金表面羟基磷灰石生物陶瓷的方法

说明书

一种溶胶‑凝胶法制备钛合金表面羟基磷灰石生物陶瓷的方法，通过溶胶‑凝胶法在医用钛合金表面制备羟基磷灰石生物陶瓷材料，并在传统的羟基磷灰石生物陶瓷涂层中掺入了氧化石墨烯以提高其耐腐蚀性能，进一步的，发明人系统地研究了氧化石墨烯的掺杂量对羟基磷灰石生物陶瓷材料耐腐蚀性能地影响，当掺入量为溶胶中P₂O₅的6.3%时，可使羟基磷灰石生物陶瓷涂层的自腐蚀电流降低至5.28*10^‑3μA/cm²。

技术领域

本发明涉及生物陶瓷材料领域，具体涉及一种溶胶-凝胶法制备钛合金表面羟基磷灰石生物陶瓷的方法。

背景技术

生物医用材料是指和生物系统相作用，用以诊断、治疗修复或替代机体中的组织、器官或增进其功能的材料。可分为医用金属材料、医用高分子材料、医用陶瓷材料等，其中金属材料占有很大的比重，特别是骨科产品。生物陶瓷羟基磷灰石与人体骨中无机物磷灰石的晶体结构相同，因其无毒、生物相容性好，是骨的理想替代物。但是，生物陶瓷羟基磷灰石的强度低、韧性差，限制了其作为硬组织植入材料的用途。与此同时，由于钛合金与人体骨骼接近，对人体组织具有良好的生物相容性、无毒副作用，具有其他材料无法比拟的优势。因此，结合两者优势的钛合金生物陶瓷羟基磷灰石材料得到了广泛的应用。然而，由于生物医用材料长时间存在于复杂的人体环境中，对其耐腐蚀性能是极大的考验。因此，如何提高钛合金生物陶瓷羟基磷灰石材料的耐腐蚀性能是本领域急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种溶胶-凝胶法制备钛合金表面羟基磷灰石生物陶瓷的方法，该方法通过溶胶-凝胶法在医用钛合金表面制备含有氧化石墨烯的羟基磷灰石生物陶瓷材料，提高了传统羟基磷灰石涂层的耐腐蚀性能。

一种溶胶-凝胶法制备钛合金表面羟基磷灰石生物陶瓷的方法，包括以下步骤：

A.以钛合金为衬底材料，将钛合金切割成合适大小；

B.对衬底进行预处理，预处理包括脱脂、酸洗、清洗和烘干；

C.制备阳极氧化层；

D.制备溶胶：按照钙磷比=1.67分别配置Ca(NO₃)₂·4H₂O和P₂O₅的乙醇溶液，陈化12-15h，配置氧化石墨烯乙醇分散液并与P₂O₅的乙醇溶液混合，然后将混合溶液缓慢滴加至Ca(NO₃)₂·4H₂O的乙醇溶液中，用氨水调节至pH=8，磁力搅拌30-40min，然后室温陈化20-24h；

E.制备羟基磷灰石生物陶瓷：把钛合金衬底放置于匀胶机上，将溶胶滴加在衬底表面，以1200-1500r/min的旋涂速度转动30-45s，然后把衬底放置到60-80℃的真空干燥箱中干燥30-60min，而后取出置于马弗炉中400-450℃下保温120-150min，得到羟基磷灰石生物陶瓷涂层。

进一步地，所述钛合金为医用钛合金。

进一步地，所述脱脂选用浓度为15-20%的碳酸氢钠溶液。

进一步地，所述酸洗选用浓度为10-15%的盐酸溶液。

进一步地，所述清洗处理为无水乙醇超声清洗。

进一步地，所述氧化石墨烯的质量为P₂O₅的2.5%-9.0%。

进一步地，所述氧化石墨烯的质量为P₂O₅的6.3%。

进一步地，所述步骤A中将钛合金切割成15×15*2mm的基片。