一种钛镍医学植入材料的制备方法

摘要

本发明为一种钛镍医学植入材料的制备方法，具体是一种钛镍表面沉积钛，并进行微弧氧化制备二氧化钛及三氧化二铝混合氧化物的复合处理方法。首先，钛镍合金基体作为工件，用机械和化学混合方法消除工件表面的氧化膜；其次，使用等离子表面合金化技术对工件表面沉积钛；再次，在微弧氧化设备中对工件进行微弧氧化；最后，工件经超声清洗、干燥即的成品。本发明材料可有效地隔离钛镍合金中镍元素的析出，微弧氧化处理后的钛基表面陶瓷膜层具有表面空洞少，硬度高，耐蚀性强，绝缘性好，膜层与基底金属结合力强。本发明方法具有工艺重复性好，质量易控，操作简单等特点，可广泛用于钛镍合金的表面改性处理，使之应用范围及水平得到有效提升。

主权项

一种钛镍医学植入材料的制备方法，其特征在于：首先利用等离子表面合金化技术在钛镍合金工件表面渗钛形成沉积层，然后再通过微弧氧化的方法在沉积层表面形成TiO₂及Al₂O₃混合涂层；具体包括如下步骤：1）取钛镍合金基体作为工件，用机械和化学混合方法消除工件表面的氧化膜，具体过程是：用金相砂纸对工件表面进行粗磨，然后对工件表面喷砂打磨，接着对工件表面进行超声波清洗，最后吹干；2）在等离子表面合金化渗金属炉中，源极选用纯度为99.99%的纯钛靶，将步骤1）中预处理好的工件摆放在炉内的支架上充当阴极，并且在工件外面罩纯钛制屏蔽罩以增加空心阴极效应，阳极接在炉壳上并接地；3）将等离子表面合金化渗金属炉的炉腔内部抽至极限真空5Pa以下，然后通入氩气保护气，通过阀控使炉腔内气压维持在40Pa，打开循环冷却水，接通工件极电源，缓慢在阳极与工件极间施加直流电压，对工件进行离子轰击清洗，当工件极的电势达到‑500V时，保持10min后迅速将工件极电势调为零；接着打开源极开关，缓慢在源极与工件极间施加直流电压，当温度显示器的温度达到900℃时，保温2h，到达保温时间后，将源极、工件极电势调为零，关掉电源开关；4）将经步骤3）处理过的工件放入微弧氧化设备中进行微弧氧化，以工件为阳极，以不锈钢镀膜槽内的电解液为阴极，在脉冲直流电场作用下完成，详细步骤如下：①将配制好的电解液加入不锈钢镀膜槽内，所述的电解液的配制方法为：每1L水中添加20g Na₂SO₃、10g (NaPO₃)₆和4g NaAlO₂，搅拌充分溶解后，再加入20g Al₂O₃粉末，搅拌均匀，即得到所述的电解液；②将工件作为阳极，吊装在阳极支架上，并完全垂直浸入电解液中；③微弧氧化电源采用恒流式，正脉冲电流密度范围为60‑80mA/cm³，工作频率范围为400‑800Hz，占空比范围为6%‑10%；接通电源后电解液处于直流电场状态，即恒流微弧氧化状态，电解液在电解过程中，电解液温度会升高，此时由水浴槽内的冷却水在不锈钢镀膜槽外部冷却，控制温度范围为20℃‑40℃，在直流电场作用下，在工件表面会形成TiO₂及Al₂O₃混合物微弧氧化膜；5）微弧氧化完成后，关闭直流电源，停止反应，使工件在不锈钢镀膜槽内静置冷却至25℃；6）将镀膜后的工件置于超声波清洗器内，加入去离子水，进行超声波清洗10min，清洗后晾干；7）将清洗并晾干的工件置于真空干燥箱中干燥，干燥温度40℃，真空度20Pa，干燥时间20min；然后冷却至室温，即得到所述钛镍医学植入材料。