專利名稱：一種鹵化物熔鹽電沉積制備Ni-Ti表面鉭鍍層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料表面改性和金屬熔鹽電沉積領(lǐng)域，特別涉及一種鹵化物熔鹽電沉積制備N1-Ti表面鉭鍍層的方法。
背景技術(shù)：
鎳鈦形狀記憶合金是一種名義成分為54. 59Γ57. Owt. %鎳的鎳-鈦記憶合金棒材、板材和管材，其以特有的形狀記憶效應(yīng)、超彈性、良好的生物相容性、耐腐蝕性等特性被廣泛應(yīng)用于醫(yī)用生物材料領(lǐng)域，可用于制造醫(yī)療器械和外科植入物，如心血管支架等。鎳-鈦合金是一種生物合金材料，其耐蝕性和單個(gè)合金元素的毒性是決定其生物相容性的重要因素，醫(yī)用金屬材料長期植入的安全性和可靠性是其應(yīng)用的第一要求。鎳及其化合物對(duì)人體有潛在的毒性。患者在感受著鎳鈦記憶合金醫(yī)療器械以其優(yōu)異特性解除病痛的同時(shí)，也對(duì)其高含鎳的合金組成產(chǎn)生的副作用產(chǎn)生的擔(dān)憂。因?yàn)镹1-Ti生物金屬材料植入機(jī)體后，在含各種鹽分的體液環(huán)境下可能發(fā)生腐蝕，特別是組成元素Ni溶解在體液中，形成金屬氫氧化物或氯化物(如人體血漿)等，其含量在體內(nèi)的升高或降低都會(huì)對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)、造血系統(tǒng)等功能造成影響，甚至具有致敏、致癌、致突變等嚴(yán)重影響。為此需要對(duì)其進(jìn)行表面改性，降低使用中產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)，一方面可降低鎳離子釋放，另一方面可提高其生物相容性。N1-Ti形狀記憶合金需要表面改性的目的是降低表面Ni含量，增強(qiáng)其在使用環(huán)境中的耐蝕性，有效抑制Ni離子的析出。防止N1-Ti形狀記憶合金材料腐蝕的方法是使其表面鈍化，形成鈍化膜，減少Ni與體液接觸腐蝕。到目前為止，采用了物理化學(xué)、電 化學(xué)、形態(tài)學(xué)及生物化學(xué)等多種方法對(duì)鎳鈦記憶合金表面進(jìn)行改性，如表面鍍鉭、表面陶瓷涂層和表面生物活性涂層等，其目的均為在N1-Ti合金表面形成鈍化保護(hù)膜，但均存在一 定缺點(diǎn)(I)表面鍍鉭方法為在N1-Ti合金板材上鍍鉭，可以提高X光可見性的同時(shí)，進(jìn)一步提高抗腐蝕性能抑制Ni離子溶出，改善生物相容性；但缺點(diǎn)是不能或很難在一些大深寬比、形狀復(fù)雜的工件、器件表面制備涂層；(2)表面陶瓷涂層方法是通過各種方法在N1-Ti表面制備陶瓷層，如溶膠凝膠法制備含磷TiO2薄膜或Ca/P層(Ca5(PO4)3(OH)和少量a -Ca2P2OjP Ca3 (PO4)2組成，可改善其生物相容性)，表面氧化法制備TiO2膜，表面氮化制備TiN等；但缺點(diǎn)是TiO2膜的耐腐蝕性比不上鉭膜，鉭膜與體液接觸不受任何腐蝕；(3)表面生物活性涂層方法是采用表面真空氣相沉積C型聚對(duì)二甲苯，并制成網(wǎng)狀血管內(nèi)支架，植入動(dòng)物血管內(nèi)進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和生物相容性研究；但缺點(diǎn)是真空氣相沉積法效率低、成本高。在N1-Ti合金表面鍍鉭層，鉭層具有與人體組織相容性和血液相容性特點(diǎn)，用作骨架結(jié)構(gòu)部件連接件可以提高表面的骨誘導(dǎo)和加強(qiáng)骨性結(jié)合；鉭層用作血管支架可以減少凝血、血管平滑肌細(xì)胞增生，同時(shí)鉭具有很好的X射線透過性，對(duì)骨骼顯影的顯示性很好。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種涂層質(zhì)量均勻穩(wěn)定、厚度可控且成本低廉的熔鹽電沉積制備N1-Ti表面鉭鍍層的方法。本發(fā)明的一種鹵化物熔鹽電沉積制備N1-Ti表面鉭鍍層的方法，包括以下步驟
(1)配制電解質(zhì)在氟化鋰LiF、氯化鋰LiCl、氟化鈉NaF、氯化鈉NaCl、氟化鉀KF或氯化鉀KCl中的任意至少兩種化合物構(gòu)成的熔鹽中，添加氟化鉭TaF5、氯化鉭TaCl5或氧化鉭T2O5,組成電解質(zhì)；
(2)電沉積制備鉭涂層以石墨為陽極，待鍍N1-Ti合金為陰極，在上述電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上5 30°C進(jìn)行電沉積，電流密度O. Γ0. 5A/cm2,電解l 5h，在陰極表面得到致密的鉭涂層。其中，所述的電解質(zhì)熔鹽組成按質(zhì)量百分比為40 60% NaCl, 30^50% KCl，(TlO%LiCl 和 2 10% TaCl5 ；
所述的電解質(zhì)熔鹽組成按質(zhì)量百分比為4(T60% NaF，3(T40%KF，8 20% LiCl和2 10%TaF5 ；
所述的電解質(zhì)熔鹽組成按質(zhì)量百分比為4(T60% NaF, 30^50% LiF，5 159ffl^P 1 5%Ta2O5。本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明的電沉積過程穩(wěn)定，涂層牢固，粘接性能優(yōu)良，涂層均勻且成本低廉，可以在形狀復(fù)雜的N1-Ti工件、器件表面制備涂層。涂層表面光滑平整，稍加拋光處理便可成為產(chǎn)品，所得到的鉭涂層與基體N1-Ti的粘附性好，涂層的厚度可以通過控制電沉積時(shí)間和電流密度得到很好地控制，具有制作方便靈活等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例2在N1-Ti表面制備的鉭鍍層圖片。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1
配制60%NaCl-30%KCl-10% TaCl5電解質(zhì)熔鹽體系。以石墨為陽極，陰極為N1-Ti合金，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上5°C進(jìn)行電沉積，陰極電流密度O.1 A/cm2,電解5小時(shí)，在陰極表面得到致密的鉭涂層。實(shí)施例2
配制60% NaF-30%KF-8% LiCl-2% TaF5電解質(zhì)熔鹽體系。采用石墨作為陽極，陰極為N1-Ti合金，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上30°C進(jìn)行電沉積，陰極電流密度O. 5/cm2,電解I小時(shí)，在陰極表面得到致密的鉭涂層。該實(shí)施例得到的涂層如圖1所示，其中黑色部分為鉭層，表面光滑平整，均勻致密。實(shí)施例3
配制40 %NaF-50% LiF_5%KF_5 %Ta205電解質(zhì)熔鹽體系。采用石墨作為陽極，陰極為N1-Ti合金，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上10°C進(jìn)行電沉積，陰極電流密度O. 4A/cm2，電解2小時(shí)，在陰極表面得到致密的鉭涂層。實(shí)施例4
配制46%NaCl-42%KCl-10%LiCl-2% TaCl5電解質(zhì)熔鹽體系。以石墨為陽極，陰極為N1-Ti合金，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上5°C進(jìn)行電沉積，陰極電流密度O.1 A/cm2,電解5小時(shí)，在陰極表面得到致密的鉭涂層。實(shí)施例5
配制40%NaCl-50%KCl-5%LiCl-5% TaCl5電解質(zhì)熔鹽體系。以石墨為陽極，陰極為N1-Ti合金，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上5 °C進(jìn)行電沉積，陰極電流密度O.1 A/cm2,電解5小時(shí)，在陰極表面得到致密的鉭涂層。實(shí)施例6
配制40% NaF-40%KF-10% LiCl-10% TaF5電解質(zhì)熔鹽體系。采用石墨作為陽極，陰極為N1-Ti合金，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上30°C進(jìn)行電沉積，陰極電流密度O. 5/cm2,電解I小時(shí)，在陰極表面得到致密的鉭涂層。實(shí)施例7
配制45% NaF-30%KF-20% LiCl-5% TaF5電解質(zhì)熔鹽體系。采用石墨作為陽極，陰極為N1-Ti合金，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上30°C進(jìn)行電沉積，陰極電流密度O. 5/cm2,電解I小時(shí)，在陰極表面得到致密的鉭涂層。實(shí)施例8
配制60 %NaF-30% LiF_9%KF_l%Ta205電解質(zhì)熔鹽體系。采用石墨作為陽極，陰極為N1-Ti合金，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上10°C進(jìn)行電沉積，陰極電流密度O. 4A/cm2，電解2小時(shí)，在陰極表面得到致密的鉭涂層。實(shí)施例9
配制44%NaF-40% LiF_15%KF_l%Ta205電解質(zhì)熔鹽體系。采用石墨作為陽極，陰極為N1-Ti合金，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上10°C進(jìn)行電沉積，陰極電流密度O. 4A/cm2，電解2小時(shí)，在陰極表面得到致密的鉭涂層。
權(quán)利要求
1.一種鹵化物熔鹽電沉積制備N1-Ti表面鉭鍍層的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)配制電解質(zhì)在氟化鋰LiF、氯化鋰LiCl、氟化鈉NaF、氯化鈉NaCl、氟化鉀KF或氯化鉀KCl中的任意至少兩種化合物構(gòu)成的熔鹽中，添加氟化鉭TaF5、氯化鉭TaCl5或氧化鉭T2O5,組成電解質(zhì)； (2)電沉積制備鉭涂層以石墨為陽極，待鍍N1-Ti合金為陰極，在上述電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上5 30°C進(jìn)行電沉積，電流密度O. Γ0. 5A/cm2,電解l 5h，在陰極表面得到致密的鉭涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹵化物熔鹽電沉積制備N1-Ti表面鉭鍍層的方法，其特征在于所述的電解質(zhì)熔鹽組成按質(zhì)量百分比為4(T60% NaCl, 30^50% KCl，(TlO% LiCl和2 10% TaCl50
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹵化物熔鹽電沉積制備N1-Ti表面鉭鍍層的方法，其特征在于所述的電解質(zhì)熔鹽組成按質(zhì)量百分比為4(T60% NaF, 3(T40%KF，8 20% LiCl和2 10%TaF50
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹵化物熔鹽電沉積制備N1-Ti表面鉭鍍層的方法，其特征在于所述的電解質(zhì)熔鹽組成按質(zhì)量百分比為4(T60% NaF, 30^50% 1^ ，5 15%肝和廣5%Ta2O5。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料表面改性和金屬熔鹽電沉積領(lǐng)域，特別涉及一種熔鹽電沉積制備Ni-Ti表面鉭鍍層的方法，包括以下步驟在氟化鋰LiF、氯化鋰LiCl、氟化鈉NaF、氯化鈉NaCl、氟化鉀KF或氯化鉀KCl中的任意至少兩種化合物中，添加氟化鉭TaF5、氯化鉭TaCl5或氧化鉭T2O5，組到電解質(zhì)熔鹽；以石墨為陽極，待鍍Ni-Ti合金為陰極，在電解質(zhì)熔鹽的初晶溫度之上5~30℃進(jìn)行電沉積，電流密度0.1~0.5A/cm2，電解1~5h，在陰極表面得到致密的鉭涂層。本發(fā)明的電沉積過程穩(wěn)定，涂層牢固，粘接性能優(yōu)良，涂層均勻且成本低廉，可以在形狀復(fù)雜的Ni-Ti工件、器件表面制備涂層。
文檔編號(hào)C25D3/66GK103060863SQ201310018749
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者王德喜, 石忠寧 申請(qǐng)人:沈陽瑞康達(dá)科技有限公司