一种基于医用镁合金的表面改性制备方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
| 专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
| 申请号 | CN202410657729.X | 申请日 | 2024-05-26 |
| 公开(公告)号 | CN118996574A | 公开(公告)日 | 2024-11-22 |
| 申请人 | 郑州铁路职业技术学院; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 杨永欣; 陈光伟; 刘华洲; 张思婉; 魏保立; 冯雅珊; 屈辰鸣; | 第一发明人 | 杨永欣 |
| 权利人 | 郑州铁路职业技术学院 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 郑州铁路职业技术学院 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：河南省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：河南省郑州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：河南省郑州市郑东新区鹏程大道56号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：451460 |
| 主IPC国际分类 | C25D11/30 | 所有IPC国际分类 | C25D11/30 ; C25D5/34 ; C25D5/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 6 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 河南心诚知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 柏琼琼; |
| 摘要 | 本 发明 涉及涂层制备技术领域，尤其涉及一种基于医用镁 合金 的表面改性制备方法，包括以下步骤：S1：基于医用镁合金表面进行前处理，S2：基于医用镁合金进行 阳极 氧 化 ，S3：基于医用镁合金进行清理表面，S4：基于医用镁合金进行 水 热浸泡，S5：基于医用镁合金进行电化学沉积法，而且0.1‑1.0％的 钙 (Ca)、0.1‑5.0％的锌(Zn)，余量为镁(Mg)和不可避免的杂质，杂质的含量不超过0.01％；能够在完成作用后被人体自行吸收代谢，具有很高的 生物 相容性 ，且具有材料成分简单、制备成本低的优点。 | ||
| 权利要求 | 1.一种基于医用镁合金的表面改性制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：基于医用镁合金表面进行前处理，S2：基于医用镁合金进行阳极氧化，S3：基于医用镁合金进行清理表面，S4：基于医用镁合金进行水热浸泡，S5：基于医用镁合金进行电化学沉积法。 |
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| 说明书全文 | 一种基于医用镁合金的表面改性制备方法技术领域[0001] 本发明涉及涂层制备技术领域，尤其涉及一种基于医用镁合金的表面改性制备方法。 背景技术[0002] 在医用材料领域，镁合金因其资源丰富、价格低廉，以及具有良好的生物相容性和生物可降解性等优点，被认为是一种潜在的人体植入材料。然而，镁合金在临床应用中的使用受到限制，主要是由于其在人体生理环境下的耐蚀性较差。在大气或溶液中，镁合金表面往往形成多孔、薄且脆弱的膜层，该膜层的致密度系数很低，对基体几乎没有防护作用，导致镁合金容易遭到腐蚀破坏。因此，开发一种能够提高镁合金耐腐蚀性能的方法具有重要意义。 [0003] 现有一般的镁合金微弧氧化工艺，一方面前处理一般为磨抛或酸洗进行除油除锈，微弧氧化陶瓷层与镁合金表面强度与硬度差异明显，医用镁合金和微弧氧化陶瓷涂层在承受载荷时有较大的应力差异，会显著降低陶瓷层与镁合金表面的结合力，导致陶瓷涂层在使用过程中容易整体剥落；另一方面，由于微弧氧化陶瓷层组成物多为MgO和电解液中的成分，MgO在人体内部环境中不稳定，易分解，同时单一微弧氧化陶瓷层是一种多孔材料，对镁合金表面的防护效果有限，导致单一微弧氧化陶瓷涂层的耐蚀性和基体镁合金的结合力相对不足。 发明内容[0004] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于医用镁合金的表面改性制备方法。 [0005] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案： [0006] 一种基于医用镁合金的表面改性制备方法，包括以下步骤：S1：基于医用镁合金表面进行前处理，S2：基于医用镁合金进行阳极氧化，S3：基于医用镁合金进行清理表面，S4：基于医用镁合金进行水热浸泡，S5：基于医用镁合金进行电化学沉积法。 [0007] 作为上述技术方案的进一步描述： [0008] 所述S1中前处理为依次进行的喷砂、清洗、干燥，还包括对经步骤S3处理后的医用镁合金进行清洗、烘干，获得完成表面涂层。 [0009] 作为上述技术方案的进一步描述： [0011] 作为上述技术方案的进一步描述： [0012] 所述S3中清理表面具体为二次对医用镁合金进行喷砂、清洗、干燥。 [0013] 作为上述技术方案的进一步描述： [0014] 所述S4中水热浸泡具体为将步骤S1得到的产物在含有铝源和锌源的碱性溶液中在进行水热处理，从而在微米级的氧化镁层表面构建纳米级的Mg‑Zn‑Al层状双金属氢氧化物层，而镁合金浸泡钝化时间为10～60min。 [0015] 作为上述技术方案的进一步描述： [0016] 所述S5中电化学沉积法具体为采用电化学沉积法在2+2+L，Ca和Zn的摩尔浓度之比为1:2，支持电解质的浓度为0.05—0.1mol/L，pH值为4.0‑6.0，而以基底材料为阴极、石墨或不锈钢为阳极，浸入沉积液中，在温度为50‑70℃、电流密度为0.5—5mA/cm2的条件下进行电沉积。 [0017] 本发明具有如下有益效果： [0018] 镁合金微弧氧化前通过对镁合金表面喷砂预处理，粗化表面提高表面粗糙度，一方面喷砂会使表面产生大量的位错和滑移带，具体表现为粗化后拥有更为复杂的表面结构，能够与外层涂层紧密结合，显著提高涂层结合力；另一方面喷砂能够为镁合金表面引入残余应力，当试样承受载荷时能抵消一部分应力作用，减小与外层涂层的应力差异，提高表面硬度与耐磨性，防止外层涂层整体脱落，而且0.1‑1.0％的钙(Ca)、0.1‑5.0％的锌(Zn)，余量为镁(Mg)和不可避免的杂质，杂质的含量不超过0.01％；能够在完成作用后被人体自行吸收代谢，具有很高的生物相容性，且具有材料成分简单、制备成本低的优点。附图说明 [0019] 图1为本发明提出的一种基于医用镁合金的表面改性制备方法的整体结构示意图； 具体实施方式[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0021] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”，“上”，“下”，“左”，“右”，“竖直”，“水平”，“内”，“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”，“第二”，“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”，“相连”，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0022] 参照图1，本发明提供的一种实施例： [0023] 一种基于医用镁合金的表面改性制备方法，包括以下步骤：S1：基于医用镁合金表面进行前处理，S2：基于医用镁合金进行阳极氧化，S3：基于医用镁合金进行清理表面，S4：基于医用镁合金进行水热浸泡，S5：基于医用镁合金进行电化学沉积法。 [0024] 具体的，所述S1中前处理为依次进行的喷砂、清洗、干燥，还包括对经步骤S3处理后的医用镁合金进行清洗、烘干，获得完成表面涂层。 [0025] 具体的，所述S2中阳极氧化具体为利用电化学原理生成氧化物的方法，在特定电解液和电压工艺条件下，使镁及镁合金表面形成一层结合牢固的氧化膜，提高其耐腐蚀性。 [0026] 具体的，所述S3中清理表面具体为二次对医用镁合金进行喷砂、清洗、干燥。 [0027] 具体的，所述S4中水热浸泡具体为将步骤S1得到的产物在含有铝源和锌源的碱性溶液中在进行水热处理，从而在微米级的氧化镁层表面构建纳米级的Mg‑Zn‑Al层状双金属氢氧化物层，而镁合金浸泡钝化时间为10～60min。 [0028] 具体的，所述S5中电化学沉积法具体为采用电化学沉积法在2+2+L，Ca和Zn的摩尔浓度之比为1:2，支持电解质的浓度为0.05—0.1mol/L，pH值为4.0‑6.0，而以基底材料为阴极、石墨或不锈钢为阳极，浸入沉积液中，在温度为50‑70℃、电流密度为0.5—5mA/cm2的条件下进行电沉积。 [0029] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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