[发明专利]一种镍钛合金表面无Ni功能微孔结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种镍钛合金表面无Ni功能微孔结构的制备方法，包括以下步骤：将镍钛合金除油、除污；向容器中通入H₂O₂/CaCl₂/TiCl₄混合水溶液，以铂为阴极、镍钛合金为阳极组成电化学系统，通电并施加电流，促使镍钛合金表面Ni离子溶解并析出，获得表面无镍的镍钛合金；在导电陶瓷容器中通入含生物功能离子的混合溶液，以表面无镍的镍钛合金为阴极、导电陶瓷容器为阳极，施加电压，利用飞秒激光束在镍钛合金表面扫略成形具有多功能离子原位掺杂的微孔结构。本发明不仅能消除镍钛合金中镍对人体产生毒性的影响，且能促进功能离子定向迁移，显著增加微孔结构内功能离子的含量，且该工艺简单，生产效率高，具有良好的经济价值。

技术领域

本发明涉及一种医用多功能镍钛合金材料的制备方法，具体涉及一种镍钛合金表面无Ni功能微孔结构的制备方法。

背景技术

近等原子比的NiTi合金的密度接近人体自然骨骼的密度，且与人体骨骼的弹性模量也接近，是骨科修复的理想金属材料。另一方面，NiTi合金无磁性，在人体中可以屏蔽外来磁场的干扰，具有良好的射线不透性、核磁共振无影响性，可进行核磁共振成像造影，故其已成为医用领域广泛应用的金属材料。临床实验表明，植入生物体内的医用材料必须满足无刺激、不致敏、无毒和不致癌等特性，且对生物体不会产生副作用。作为医用金属材料，NiTi合金虽比不锈钢及钛拥有更好的耐腐蚀性，但因其含有约50％(原子分数)的镍，植入人体后，仍会发生生物腐蚀，尤其作为骨植入体材料在负载应力作用下的磨损与腐蚀交互作用，便会造成毒性镍离子的溢出，过量的镍离子会导致生物体发生炎性反应或过敏反应，产生细胞畸变甚至癌变等不良现象。

当前，镍钛合金表面改性的方法是解决上述问题的主要途径。如，通过激光、等离子体等高能束在镍钛合金表面进行重熔或微孔结构、制备热喷涂涂层等方式。上述方法在一定程度上阻碍了镍钛合金中毒性镍离子的释放。但后者对膜/基结合强度提出了较高的要求，尤其在人体服役过程中必然承载自然骨传递的压应力作用下，而涂层与镍钛合金间物性差异大，易致使膜/基界面应力大，最终导致涂层的过早失效；而前者仍无法长久消除镍离子的释放，从而限制了镍钛合金的长效应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够提高Ni溶解析出效率且抑制镍钛合金阳极中钛的溶解的镍钛合金表面无Ni功能微孔结构的制备方法。

技术方案：本发明的镍钛合金表面无Ni功能微孔结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镍钛合金除油、除污；

(2)在容器中通入H₂O₂/CaCl₂/TiCl₄混合水溶液，以铂为阴极、步骤(1)中的镍钛合金为阳极组成的电化学系统，通电并施加电流，促使镍钛合金表面Ni离子溶解并析出，获得表面无镍的镍钛合金；

(3)在导电陶瓷容器中通入含生物功能离子的混合溶液，以步骤(2)中的表面无镍的镍钛合金为阴极、导电陶瓷容器为阳极，施加电压，借助飞秒激光束在镍钛合金表面扫略成形具有多功能离子原位掺杂的微孔结构。

其中，所述步骤(2)中H₂O₂、CaCl₂、TiCl₄在混合水溶液中的浓度分别为0.5～0.9mol/L、0.1～0.3mol/L、0.1～0.5mol/L。

其中，所述步骤(3)中生物功能离子为Ag⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺中一种或多种。

其中，所述步骤(3)中施加的电压为20～60V。

其中，所述步骤(3)中飞秒激光脉冲能量为60～100μJ。