钛表面多孔结构层低弹性模量生物活性陶瓷膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种钛表面多孔结构层低弹性模量生物活性陶瓷膜的制备方法，涉及生物医用植入体领域，特别是钛或钛合金材质的生物医用植入体制备技术。首先，利用粉末冶金法在实体结构的纯钛或钛合金植入体基体表面制备多孔结构层；然后，利用微弧氧化法在所述多孔结构层的孔表面形成含钙和磷的二氧化钛膜；最后，用电沉积法在所述多孔结构层的孔外表面上制备羟基磷灰石层。本发明可以在实体结构纯钛或钛合金植入体表面形成多孔结构层，降低植入体表面的弹性模量，同时，羟基磷灰石层可使植入体具有较高的生物活性，应用于生物医疗领域。

主权项

一种钛表面多孔结构层低弹性模量生物活性陶瓷膜的制备方法，其特征在于：首先，利用粉末冶金法在实体结构的纯钛或钛合金植入体基体表面制备多孔结构层；然后，利用微弧氧化法在所述多孔结构层的孔表面形成含钙和磷的二氧化钛膜；最后，用电沉积法在所述多孔结构层的孔外表面上制备羟基磷灰石层；所述多孔结构层的孔隙率为30～70％，平均孔径为50～200微米，多孔结构层的厚度为30～80微米；所述二氧化钛膜的厚度为5～15微米；所述羟基磷灰石层的厚度为5～20微米；利用微弧氧化法形成二氧化钛膜，步骤如下：1)配制电解液：电解液组成为：0.04～0.1mol/L的β‑甘油磷酸钠或甘油磷酸钙、0.01～0.2mol/L乙酸钙、0.01mol/L乙酸镁和0.05～0.10mol/L磷酸盐，溶剂为水；所述磷酸盐为磷酸二氢钙、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、偏磷酸钠或偏磷酸钾；2)将植入体具有多孔结构层的表面置于上述电解液中作为一个电极，惰性导体作为对电极与多孔结构层的表面构成电解回路；所述惰性导体为石墨、铂或不锈钢；3)向电解回路施加直流脉冲电压，多孔结构层的表面作为阳极，施加的直流脉冲电压变化范围300～500V，脉冲频率50～1000Hz，占空比20～60％，施加时间2～30分钟；4)向电解回路施加交流脉冲电压，交流脉冲电压的脉冲频率范围为50～1000Hz，施加时间0.5～2小时，正向脉冲占空比为30‑60％，负向脉冲占空比为50～20％，植入体的多孔结构层阳极化时，阳极化电压幅值范围为200～400V，植入体的多孔结构层阴极化时，阴极化电压幅值范围为20～100V；采用电沉积法制备羟基磷灰石层，步骤如下：1)将微弧氧化处理后的多孔结构层置于电沉积介质中，采用脉冲直流电源施加电泳电场，将羟基磷灰石、Ti、Y₂O₃和ZrO₂混合电泳沉积在多孔结构层上；脉冲频率50～500Hz，电场强度30～60V/cm，沉积时间10～30分钟；2)经电泳沉积后的多孔结构层在600℃进行热处理，升温速度为40～60℃/min，保温时间10～30分钟，自然冷却后，在多孔结构层的孔外表面上形成羟基磷灰石层；所述电沉积介质成分：三乙醇胺10～15mL/L，羟基磷灰石粉10～30g/L，Ti粉4～16g/L，Y₂O₃粉和ZrO₂粉的总浓度为6～12g/L，溶剂为正丁醇；所述Y₂O₃粉和ZrO₂粉以任意比例混合；羟基磷灰石粉、Ti粉、Y₂O₃粉和ZrO₂粉的粒度为50～100纳米。