[发明专利]一种在钛合金表面快速引入功能离子的方法

摘要

一种在钛合金表面快速引入功能离子的方法，属于钛合金医用植入材料表面功能化改性处理技术领域。首先以TC4作为电解阳极，电解槽作为电解阴极，通过等离子体高温高压瞬间的烧结作用在TC4样品表面形成火山状多孔涂层；然后利用水热反应法将功能离子引入到该涂层中，同时提高表面的亲水性。多种功能离子在钛合金表面分布均匀，有利于增加成骨细胞的粘附及增殖能力。该方法既可以方便快捷的在钛合金表面制备涂层，又可以通过在后续的水热过程中调节溶液的成分，将功能离子Cu、Zn、Mg、Ce、Sr等引入到涂层表面，提高生物医用金属材料的抗菌或成骨等性能，在医用植入材料的表面改性等领域具有良好的应用前景。

主权项

1.一种在钛合金表面快速引入功能离子的方法，其步骤如下：(1)微弧氧化涂层的制备：将直径10～20mm、厚度1.5～3.0mm的TC4样品打孔，孔径为1.5～3.0mm，再依次用400、1200、2000目碳化硅砂纸打磨，去除TC4样品表面的氧化膜；然后依次用乙醇、去离子水分别超声清洗10～20分钟，烘干后完成前处理；(2)将前处理后的TC4样品作为电解阳极浸入到电解槽的微弧氧化电解液中，电解槽作为电解阴极，微弧氧化电解液为磷酸盐及钙盐的去离子水溶液，磷酸盐的浓度为4.5～6.4g/L，钙盐的浓度为8～40g/L，电解液温度为10～25℃；在TC4样品上施加方形脉冲进行2～8分钟的氧化，从而在TC4样品表面形成陶瓷膜；方形脉冲的正向脉冲电压为250～400 V，负向脉冲电压为30～80 V，正向脉冲电压和负向脉冲电压的频率相同，为200～1000 Hz，占空比为12～35％；最后将微弧氧化后的TC4样品取出后依次用乙醇、蒸馏水超声清洗并用氮气吹干，从而在TC4表面制备得到生物活性磷酸钙陶瓷涂层；(3)钛合金表面功能离子掺杂涂层的制备：将2～10g功能离子盐和2～5g硼酸加入到100mL水中，用碱性溶液调节pH至7～10；然后将该溶液转移到反应釜中，将步骤(2)得到的TC4样品浸入到该溶液中，再将反应釜在130～200℃下加热2～10h；待反应釜自然冷却至室温后取出TC4样品，并将TC4样品在去离子水中超声20～40分钟，用去离子水冲洗，最后在50～80℃条件下真空干燥1.5～3h，从而在TC4表面制备得到含功能离子的磷酸钙陶瓷涂层。