一種鈦合金微孔骨表面二氧化鈦薄膜涂層的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈦合金微孔骨表面二氧化鈦薄膜涂層的制備方法。Ti6A14V合金人工骨在人體體液環(huán)境所形成的具有防御保護(hù)性的二氧化鈦薄膜穩(wěn)定性、耐久性差，導(dǎo)致Ti6A14V合金中的有毒元素A1、V析出。本發(fā)明將一定摩爾比的?TiPT（異丙氧基鈦):C3H8O(無水異丙醇):HCL(鹽酸):H2O(水)攪拌均勻并陳化得到二氧化鈦(TiO2)溶膠。并使用浸漬提拉法在鈦合金微孔骨表面合成二氧化鈦薄膜涂層，所生成的TiO2可以對(duì)基底提供有效的防腐性保護(hù),增強(qiáng)材料的耐腐蝕性能，能極好地保護(hù)Ti6A14V合金表面不剝離。該方法制作的TiO2薄膜方法簡(jiǎn)單，成本低廉，具有潛在的生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】一種鈦合金微孔骨表面二氧化鈦薄膜涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)用生物活性復(fù)合材料，特別涉及一種鈦合金微孔骨表面二氧化鈦薄膜涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Ti6Al4V合金具有比強(qiáng)度高，耐蝕性能優(yōu)異，高溫抗蠕變性能和無磁性等優(yōu)良的性能，是目前最為常用的人工骨植入體和手術(shù)器械的生物醫(yī)學(xué)材料。
[0003]然而，當(dāng)Ti6Al4V合金人工骨長(zhǎng)期處于人體體液環(huán)境中時(shí)，其表面將會(huì)自發(fā)形成的具有防御保護(hù)性的二氧化鈦薄膜，所生成的TiO2薄膜穩(wěn)定性、耐久性差，且極可能被剝離甚至溶解于人體中，導(dǎo)致Ti6Al4V合金中的有毒元素Al、V析出，并且隨著這層TiO2薄膜的破壞，Ti6Al4V合金表面的腐蝕作用將會(huì)加劇。由于Ti6Al4V合金存在的磨損、腐蝕、植入感染問題，常常導(dǎo)致人工骨植入失敗。
[0004]目前，各種已采用的Ti6Al4V合金表面改性的方法均沒有能夠達(dá)到理想的臨床應(yīng)用效果，主要問題是表面結(jié)合強(qiáng)度不夠或制造成本高。因此，繼續(xù)探索新的在Ti6Al4V合金表面制備涂層的方法 ，仍然是非常重要的前沿課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了改變現(xiàn)有的技術(shù)不足，而制備一種保護(hù)Ti6Al4V合金微孔骨的耐腐蝕性能良好的二氧化鈦薄膜涂層。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
步驟1.將TiPT、C3H80、HCI^PH20混合，它們之間的摩爾比為1.0: 9.1: 0.15:1.1，并用磁力攪拌器攪拌20分鐘，保持溫度在0-15°C下陳化12-18小時(shí)，得到二氧化鈦溶膠。
[0007]步驟2.將Ti6Al4V合金微孔骨浸入上述二氧化鈦溶膠中24-48小時(shí)，溫度保持在15-25°C0
[0008]步驟3.取合金微孔骨樣品浸泡在40ml的0.5mol/l硝酸溶液中10_15天，溫度保持在50_70°C,所述的合金微孔骨樣品大小為10mm*30mm* 1mm。
[0009]步驟4.將Ti6Al4V合金微孔骨樣品以3cm/min的速度慢慢從硝酸水溶液中取出來并在常溫下冷卻，從而完成薄膜涂層的制備。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
利用該方法形成的具有防御保護(hù)性的TiO2薄膜穩(wěn)定性、耐久性好，能保護(hù)Ti6Al4V合金微孔骨在人體中不容易剝離甚至溶解。
[0011]該方法制作的TiO2薄膜方法簡(jiǎn)單，成本低廉，具有潛在的生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為Ti6Al4V合金微孔骨表面的二氧化鈦薄膜涂層厚隨浸入時(shí)間而變化圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014]本發(fā)明的原理是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)微孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)研究，優(yōu)化出力學(xué)性能最好的微孔結(jié)構(gòu)，利用Ti6Al4V合金粉末激光燒結(jié)成型人工微孔骨。本發(fā)明中采用
金微孔骨樣品大小為將一定摩爾比的TiPT (異丙氧基鈦):C3H80(無水異丙醇):HCL(鹽酸):H20(水)攪拌均勻并陳化得到二氧化鈦(TiO2)溶膠。并使用浸潰提拉法在鈦合金微孔骨表面合成二氧化鈦薄膜涂層，所生成的TiO2薄膜穩(wěn)定性和耐久性好，能極好地保護(hù)Ti6A14V合金表面不剝離。
[0015]實(shí)例I
1.先將摩爾比TiPT (異丙氧基鈦):C3H8CK無水異丙醇):HCL(鹽酸):H2O (水)=1.0: 9.1: 0.15:1.1用磁力攪拌器攪拌20分鐘，其溫度保持在OciC陳化12小時(shí)。
[0016] 2.然后將Ti6Al4V合金微孔骨浸入上述鈦溶液中24小時(shí)，其溫度保持在15°C。
[0017]3.再將Ti6Al4V合金微孔骨樣品大小為10mm*30mm*lmm浸泡在40ml的0.5mol/l的硝酸溶液中10天，溫度保持在50°C。
[0018]4.Ti6Al4V合金微孔骨樣品以約3cm/min的速度慢慢從硝酸水溶液中拿出來在常溫下冷卻。
[0019]產(chǎn)品經(jīng)掃描電子顯微鏡JEM-1400/1011測(cè)定，Ti6A14V合金微孔骨表面二氧化鈦薄膜涂層厚度為8.48 μ m。經(jīng)X射線衍射儀(日本理學(xué))及其化學(xué)分析化得出Ti6Al4V合金微孔骨表面二氧化鈦的含量為10.1%。
[0020]圖1所示為Ti6Al4V合金微孔骨表面的二氧化鈦薄膜涂層厚隨浸入時(shí)間而變化圖。(其中其它參數(shù)同實(shí)例I)
實(shí)例2
1.先將摩爾比TiPT (異丙氧基鈦):C3H8CK無水異丙醇):HCL(鹽酸):H2O (水)=1.0: 9.1: 0.15:1.1用磁力攪拌器攪拌20分鐘，其溫度保持在IOciC陳化15小時(shí)。
[0021]2.然后將Ti6Al4V合金微孔骨浸入上述鈦溶液中36小時(shí)，其溫度保持在20°C。
[0022]3.再將Ti6Al4V合金微孔骨樣品大小為10mm*30mm*lmm浸泡在40ml的0.5mol/l的硝酸溶液中12天，溫度保持在60°C。
[0023]4.Ti6Al4V合金微孔骨樣品以約3cm/min的速度慢慢從硝酸水溶液中拿出來在常溫下冷卻。
[0024]產(chǎn)品經(jīng)掃描電子顯微鏡JEM-1400/1011測(cè)定，Ti6Al4V合金微孔骨表面二氧化鈦薄膜涂層厚度為10.8μπι。經(jīng)X射線衍射儀(日本理學(xué))及其化學(xué)分析化得出Ti6A14V合金微孔骨表面二氧化鈦的含量為10.3%。
[0025]實(shí)例3
1.先將摩爾比TiPT (異丙氧基鈦):C3H8CK無水異丙醇):HCL(鹽酸):H2O (水)=1.0: 9.1: 0.15:1.1用磁力攪拌器攪拌20分鐘，其溫度保持在15°C陳化18小時(shí)。
[0026]2.然后將Ti6Al4V合金微孔骨浸入上述鈦溶液中48小時(shí)，其溫度保持在25°C。
[0027]3.再將Ti6Al4V合金微孔骨樣品大小為10mm*30mm*lmm浸泡在40ml的0.5mol/l的硝酸溶液中15天，溫度保持在70°C。[0028]4.Ti6Al4V合金微孔骨樣品以約3cm/min的速度慢慢從硝酸水溶液中拿出來在常溫下冷卻。
[0029]產(chǎn)品經(jīng)掃描電子顯微鏡JEM-1400/1011測(cè)定，Ti6Al4V合金微孔骨表面二氧化鈦薄膜涂層厚度為14.98μπι。經(jīng)X射線衍射儀(日本理學(xué))及其化學(xué)分析化得出Ti6Al4V合金微孔骨表面二氧化鈦的含量為14.92%。 [0030]上述三例所制備得到表面帶二氧化鈦薄膜涂層的鈦合金微孔骨其耐腐蝕性能測(cè)試:分別將Ti6Al4V合金微孔骨大小為表面未處理的樣品，和按上述方法表面的二氧化鈦薄膜涂層的樣品置于盛有模擬人體體液(Simulated Body Fluid, SBF)的密閉容器中浸泡40天，并模擬人體體液環(huán)境37°C，采用經(jīng)典三電極體系的電化學(xué)測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Ti6Al4V合金微孔骨表面未處理的樣品，其表面被破環(huán)并逐漸剝落。而經(jīng)過二氧化鈦薄膜涂層的樣品基本沒有腐蝕的現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金微孔骨表面二氧化鈦薄膜涂層的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟1.將TiPT、C3H8CKHCI^P H2O混合，它們之間的摩爾比為1.0: 9.1: 0.15:1.1，并用磁力攪拌器攪拌20分鐘，保持溫度在0-15°C下陳化12-18小時(shí)，得到二氧化鈦溶膠； 步驟2.將Ti6Al4V合金微孔骨浸入上述二氧化鈦溶膠中24-48小時(shí)，溫度保持在15-25°C ； 步驟3.取合金微孔骨樣品浸泡在40ml的0.5mol/l硝酸溶液中10-15天，溫度保持在50_70°C,所述的合金微孔骨樣品大小為； 步驟4.將Ti6Al4V合金微孔骨樣品以3cm/min的速度慢慢從硝酸水溶液中取出來并在常溫下冷卻，從而完成薄膜涂層的制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于=Ti6Al4V合金微孔骨表面二氧化鈦薄膜涂層厚度為8.48 μ m -14.98 μ m，Ti6Al4V合金微孔骨表面二氧化鈦的含量為10.1-14 .92%。
【文檔編號(hào)】C23C20/08GK103628052SQ201310396459
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】鄢臘梅, 周盛華, 袁友偉 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)