[发明专利]在医用石墨烯-镁合金基材表面制备二氧化钛涂层的方法

说明书

本发明涉及镁合金生物医用材料，具体是在医用石墨烯‑镁合金基材表面制备二氧化钛涂层的方法，其包括制备石墨烯‑镁合金基体材料，并对其表面进行预处理；取纳米二氧化钛粉末和纳米铈粉末，混合配置成悬液；将上述悬液加入电泳沉积池，以上述预处理后的基体材料为阴极，碳电极为阳极进行电泳沉积，获得表面覆盖有二氧化钛涂层的石墨烯‑镁合金生物医用材料；将上述生物医用材料洗净、干燥，获得成品料。本发明采用石墨烯‑镁合金作为基体材料，其具有较佳的力学性能和耐磨性能，适合生物医用植入材料；且通过电泳沉积的方法在石墨烯‑镁合金基体材料上沉积二氧化钛涂层，无须使用高温，可避免二氧化钛涂层产生微裂纹，提高了材料的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及镁合金生物医用材料，具体说是一种在医用石墨烯-镁合金基材表面制备二氧化钛涂层的方法。

背景技术

镁合金具有与人骨接近的综合力学性能，其密度与人骨接近，低于目前临床使用的钛合金及不锈钢。一般的镁合金杨氏模量为35-45MPa，屈服强度为100-200MPa，断裂韧性为15-35MPa·m^1/2，能够提供医学必须的力学支撑。作为生物医用植入材料，镁合金受到了越来越多的关注，其未来的应用潜力异常巨大。石墨烯是一种具有sp²碳杂化特性的二维材料，具有高导电性和优越的力学性能，其独特的多功能性也使其在生物传感器、干细胞/组织工程、药物/基因传递和生物成像方面的广泛应用。将石墨烯加入镁合金可以得到高电导率的纳米复合材料。此外，石墨烯具有很高的光热转换效率，可用于癌症光热治疗和根除耐药细菌。在人体的液态环境中，镁合金会发生电化学腐蚀。为了提高镁合金的耐腐蚀性能，研究人员在镁合金表面涂覆耐腐蚀复合涂层，二氧化钛涂层就是众多耐腐蚀涂层中的一种。但现有工艺须在高温下制备涂层，而高温热处理会产生微裂纹的问题，从而大大降低了材料的耐腐蚀性能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种可避免产生微裂纹，提高材料耐腐蚀性能的在医用石墨烯-镁合金基材表面制备二氧化钛涂层的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：在医用石墨烯-镁合金基材表面制备二氧化钛涂层的方法，其包括以下步骤：

（1）制备石墨烯-镁合金基体材料，并对其表面进行预处理；

（2）取纳米二氧化钛粉末和纳米铈粉末，混合配置成悬液；

（3）将上述悬液加入电泳沉积池，以上述预处理后的基体材料为阴极，碳电极为阳极进行电泳沉积，获得表面覆盖有二氧化钛涂层的石墨烯-镁合金生物医用材料；

（4）将上述生物医用材料洗净、干燥，获得成品料。

作为优选，石墨烯占基体材料质量的4-8%。

作为优选，镁合金的成分按质量计算为Al占2-3%，Zn占0.5-1%，Mn占0.2-0.5%，其他杂质元素小于0.1%，Mg为余量。

作为优选，所述石墨烯-镁合金基体材料的制备方法是先按上述配比称取石墨烯粉末和镁合金粉末，加入适量酒精进行超声分散，然后20MPa等静压压制，再以500℃真空烧结4小时，接着在450℃下挤压成块状或棒状，最后500℃固溶处理15小时，获得块状或棒状的石墨烯-镁合金基体材料。

作为优选，所述预处理是先对所述石墨烯-镁合金基体材料进行打磨抛光处理，然后用碳酸钠溶液进行脱脂处理，接着依次用无水乙醇和去离子水进行超声清洗，再烘干待用。

作为优选，所述纳米二氧化钛粉末和纳米铈粉末的质量比为1:（0.1-0.25）。

作为优选，电泳沉积时，直流电压为30-50V，阴极与阳极的间距为20-30mm，电泳时间为10-20分钟，电泳温度为40-50℃。

作为优选，电泳完后，所述生物医用材料用去离子水洗净，并40℃烘干。