CN101153408A - 微弧氧化制备K2Ti6O13涂层及K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的方法 - Google Patents
微弧氧化制备K2Ti6O13涂层及K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101153408A CN101153408A CNA2006100323554A CN200610032355A CN101153408A CN 101153408 A CN101153408 A CN 101153408A CN A2006100323554 A CNA2006100323554 A CN A2006100323554A CN 200610032355 A CN200610032355 A CN 200610032355A CN 101153408 A CN101153408 A CN 101153408A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- hap
- film
- titanium
- arc oxidation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明属于生物医用材料与金属表面处理技术，涉及一种在骨植入用金属材料表面制备K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的方法。本发明将钛或钛合金基体作为阳极，在含钾离子的溶液中进行微弧氧化，所用的含钾溶液采用KOH、K2CO3、KCl、KNO3、CH3COOK、K2SO4、K2C2O4等化学物质的一种或一种以上溶于水而配制。微弧氧化电流密度控制在5～1000mA/cm2，经0.5～300分钟处理后，在表面形成K2Ti6O13生物陶瓷膜。再在含钙离子、磷酸根离子的溶液中浸泡，生长HAp膜层，形成K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜。本发明方法工艺简单，成本低，生物陶瓷膜具有很高的生物活性。
Description
技术领域
本发明属于生物医用材料及金属表面处理技术领域，特别涉及K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备方法。
背景技术
钛及钛合金因具有优良的机械性能和生物相容性，而被广泛的用作人体的种植材料。但是由于这种材料没有生物活性，无法与人体骨组织很好的结合，因此需要对此材料进行表面改性处理，使其具有优良的生物活性。表面处理后的材料不仅具有原来的优良机械性能和生物相容性，还将具有优良的生物活性，能很好的与骨组织结合，使其成为很好的人体种植材料。
K2Ti6O13的特殊结构组成和物理化学性质，使其具有很好的生物相容性和生物活性。所以K3Ti6O13/Ti合金复合材料可以成为一种优秀的人体植入材料。
目前制备K2Ti6O13/Ti合金复合材料方法已经有报道：如中国专利CN200510013523.0公开了在钛基底表面K2Ti6O13涂层的制备方法，此法需要经历两次高温程序，第一是钛酸钾晶须粉末的制备，要将碳酸钾、二氧化钛混合后置于高温箱式电炉中加热到800～1100℃，反应0.5～1.5个小时。第二是在钛基底表面进行涂层，用钛酸钾晶须粉末将钛基底包埋，再在高温箱式电炉中加热到700～1000℃，保温10～60分钟，得到K2Ti6O13涂层。还有日本的Kokubo注册的美国专利，专利号为5609633，也公开了K2Ti6O13涂层的制备方法，此过程是先将钛基底浸泡在60℃的KOH溶液中24小时，之后将浸泡过的产品在400-800℃的高温下进行热处理，最后得到K2Ti6O13涂层。这两种方法需要在高温过程种进行，而且过程复杂，对设备要求高，成本很高。特别是，经过高温处理后钛及钛合金的结构和性能难免改变，这将会影响它作为医用人体植入材料的性能。
发明内容
本发明提供了一种工艺简单，对设备要求低，成本低，直接在钛基底上制备K2Ti6O13涂层的方法，该法制备得到的K2Ti6O13生物陶瓷膜与钛基底结合紧密，且具有很高的生物活性。并可在含钙离子、磷酸根离子的溶液中生长出一层羟基磷灰石膜层，形成K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜。
本发明的制备方法与步骤如下：
(1)钛基体的表面预处理
先将钛或钛合金基体用耐水砂纸打磨，或者用去离子水冲洗干净。
(2)微弧氧化制备K2Ti6O13涂层
将预处理后的钛基底放在含钾溶液中，含钾溶液可以采用KOH、K2CO3、KCl、KNO3、CH3COOK、K2SO4、K2C2O4等化学物质的一种或一种以上溶于水而配制，根据各物质的溶解度，在各物质能充分溶解的情况下调节含钾溶液中钾的浓度为0.001～20mol/L。微弧氧化时，电流密度控制在5～1000mA/cm2，经0.5～300分钟处理后，在表面形成K3Ti6O13生物陶瓷膜。然后将产品用去离子水冲洗干净，晾干备用。
(3)K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备
将微弧氧化得到的产品分别放入含钙离子和磷酸根离子的溶液中浸泡。先将微弧氧化后的产品用蒸馏水洗净，然后浸入浓度为3～1800mmol/L的CaCl2溶液中5-30分钟，进而取出清洗后再浸入2～1200mmol/L的Na3PO4溶液中5～30分钟。如此交替数次，直到在K2Ti6O13膜的表面形成一层HAp膜。
将微弧氧化得到的产品放入含钙离子和磷酸根离子的混合溶液中浸泡。含钙磷溶液是先用去离子水配成含CaCl20.003～0.03mol/L、含H3PO40.002～0.02mol/L的混合溶液，然后用NaOH或NaHCO3调节pH为4.2～7.3。pH调整时以溶液中不出现浑浊为度，若有少许沉淀，也可以迅速过滤后使用。浸泡时是在水浴摇床中进行的，温度为15～60℃，时间为30～10000分钟，沉积结束后，经XRD和SEM检测表明在K2Ti6O13涂层的表面形成一层HAp膜。
采用本方法可以直接在含钾溶液中通过微弧氧化一步在较短的时间内就能制备出K2Ti6O13，然后在含钙离子和磷酸根离子的溶液中形成K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜。本发明方法工艺简单，成本低，通过此法制备的生物陶瓷膜具有很高的生物活性。
附图说明
图1为微弧氧化制备的K2Ti6O13涂层及其在含钙磷溶液中浸泡不同时间的SEM图；
图2为微弧氧化制备的K2Ti6O13涂层及其在含钙磷溶液中浸泡后的XRD图。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
(1)钛基体的表面预处理
使用纯钛片作为涂层基体材料，先用耐水砂纸(No.360)打磨，再用金相砂纸抛光，然后冲洗干净，晾干。
(2)微弧氧化制备K2Ti6O13涂层
先用去离子水配制0.001mol/L的KOH溶液，再将打磨好的钛片作为阳极放在溶液中，电流密度为1000mA/cm2，通电开始实验，氧化时间为0.5分钟。微弧氧化完成后取出来用去离子水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13组成。
(3)K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备
先用去离子水配成0.03mol/L CaCl2和0.02mol/L H3PO4的混合溶液，再将NaHCO3慢慢加入到溶液中，同时搅拌，防止溶液出现浑浊，将溶液pH值调节到7.2。再将微弧氧化制备得到的K2Ti6O13涂层浸入到盛有含钙离子和磷酸根离子的溶液的塑料瓶中，放到水浴摇床中进行浸泡，水浴的温度控制在37℃，沉积时间为240小时。沉积结束后，取出产品，用去离子水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13和HAp组成的。
实施例2
(1)钛基体的表面预处理
用钛合金(Ti-6Al-4V)作为涂层基体材料，不经打磨直接用去离子水冲洗干净，晾干。
(2)微弧氧化制备K2Ti6O13涂层
先用去离子水配制20mol/L的KOH，再将未打磨的钛合金作为阳极放在溶液中，电流密度为5mA/cm2，通电开始实验，氧化时间为5分钟。微弧氧化完成后取出来用去离子水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13组成。
(3)K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备
先用去离子水配成0.003mol/L CaCl2和0.002mol/L H3PO4的混合溶液，再将NaHCO3慢慢加入到溶液中，同时搅拌，防止溶液出现浑浊，将溶液pH值调节到7.2。再将微弧氧化制备得到的K2Ti6O13涂层浸入到盛有含钙离子和磷酸根离子的溶液的塑料瓶中，放到水浴摇床中进行浸泡，水浴的温度控制在37℃，沉积时间为240小时。沉积结束后，取出产品，用去离子水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13和HAp组成的。
实施例3
(1)钛基体的表面预处理
使用纯钛片作为涂层基体材料，先用耐水砂纸(No.360)打磨，再用金相砂纸抛光，然后冲洗干净，晾干。
(2)微弧氧化制备K2Ti6O13涂层
先用去离子水配制1.0mol/L的KOH溶液，再将打磨好的钛片作为阳极放在溶液中，电流密度为200mA/cm2，通电开始实验，氧化时间为15分钟。微弧氧化完成后取出来用去离子水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13组成。
(3)K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备
先用去离子水配成0.005mol/L CaCl2和0.005mol/L H3PO4的混合溶液，再将NaHCO3慢慢加入到溶液中，同时搅拌，防止溶液出现浑浊，将溶液pH值调节到7.2。再将微弧氧化制备得到的K2Ti6O13涂层浸入到盛有含钙离子和磷酸根离子的溶液的塑料瓶中，放到水浴摇床中进行浸泡，水浴的温度控制在37℃，沉积时间为240小时。沉积结束后，取出产品，用去离子水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13和HAp组成的。
微弧氧化制备的K2Ti6O13涂层及其在含钙磷溶液中浸泡后的SEM图和XRD图谱，图1、图2中(A)为未浸泡，(B)为浸泡2天，(C)为浸泡4天和(D)为浸泡12天的SEM图和XRD图谱。
实施例4
(1)钛基体的表面预处理
用纯钛片作为涂层基体材料，不经打磨直接用去离子水冲洗干净，晾干。
(2)微弧氧化制备K2Ti6O13涂层
先用去离子水配制0.8mol/L的K2CO3，再将未打磨的钛片作为阳极放在溶液中，电流密度为500mA/cm2，通电开始实验，氧化时间为300分钟。微弧氧化完成后取出来用去离子水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13组成。
(3)K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备
将微弧氧化得到的产品用蒸馏水冲洗干净，先浸泡到浓度为1.5mol/L的CaCl2溶液中，浸泡时间是30分钟；然后取出浸泡在1.2mol/L的Na3PO4中浸泡时间为30分钟。再次取出浸泡在1.5mol/L的CaCl2溶液中30分钟，然后浸泡在1.2mol/L的Na3PO4中浸泡时间为30分钟，如此交替浸泡3次，取出产品，用蒸馏水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13和HAp组成的。
实施例5
(1)钛基片的表面处理
使用钛合金(Ti-6Al-4V)作为涂层基体材料，先用耐水砂纸(No.360)打磨，再用金相砂纸抛光，最后用去离子水冲洗干净，晾干。
(2)微弧氧化制备K2Ti6O13涂层
先用去离子水配制浓度都为0.1mol/L的KOH、K2CO3、KNO3、CH3COOK和K2SO4混合溶液，将打磨好的钛合金作为阳极放在溶液中，电流密度为300mA/cm2，通电开始实验，氧化时间为20分钟。微弧氧化完成后取出来用去离子水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13组成，未检测到铝和钒化合物的衍射峰，可能是由于它们的量较少或以无定型氧化物形式存在。
(3)K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备
先用去离子水配成0.005mol/L CaCl2和0.005mol/L H3PO4的混合溶液，再将NaOH慢慢加入到溶液中，同时搅拌，防止溶液出现浑浊，将溶液pH值调节到5.5为。将微弧氧化制备得到的K2Ti6O13涂层放入到盛有含钙离子和磷酸根离子的溶液的塑料瓶中，放到水浴摇床中进行浸泡，水浴的温度控制在37℃，沉积时间为240小时。沉积结束后，取出产品，用去离子水冲洗干净，晾干，经XRD检测表面是由K2Ti6O13和HAp组成的。
Claims (4)
1.一种钛基微弧氧化制备K2Ti6O13涂层及K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)钛基体的表面预处理：
将钛或钛合金基体用耐水砂纸打磨，用去离子水冲洗干净；
(2)微弧氧化制备K2Ti6O13涂层：
将预处理后的钛基底放在含钾溶液中微弧氧化，含钾溶液用浓度为0.001～20mol/L，电流密度控制在5～1000mA/cm2，经0.5～300分钟处理后，在表面形成K2Ti6O13生物陶瓷膜，然后用去离子水冲洗干净，晾干；
(3)K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备：
将微弧氧化后的K2Ti6O13生物陶瓷膜用蒸馏水洗净，然后浸入浓度为3～1800mmol/L的CaCl2溶液中5-30分钟，取出清洗后再浸入2～1200mmol/L的Na3PO4溶液中5～30分钟，交替数次，直到在K2Ti6O13膜的表面形成一层HAp膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的制备过程为：
将微弧氧化得到的K2Ti6O13生物陶瓷膜放入含钙离子和磷酸根离子的混合溶液中浸泡；含钙磷溶液是先在去离子水中配成含CaCl20.003～0.03mol/L、含H3PO40.002～0.02mol/L的混合溶液，然后用NaOH或NaHCO3调节pH为4.2～7.3；pH调整时以溶液中不出现浑浊为度，若有少许沉淀，也可以迅速过滤后使用；浸泡时是在水浴摇床中进行的，温度为15～60℃，时间为30～10000分钟，沉积结束后，则在K2Ti6O13涂层的表面形成一层HAp膜。
3.根据权利要求1所述的方法，所用的含钾离子溶液是采用KOH、K2CO3、KCl、KNO3、CH3COOK、K2SO4、K2C2O4的一种或一种以上溶于水而配制。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的钛基体的表面预处理中将钛或钛合金基体直接用去离子水冲洗干净。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100323554A CN100557087C (zh) | 2006-09-30 | 2006-09-30 | 微弧氧化制备K2Ti6O13涂层及K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100323554A CN100557087C (zh) | 2006-09-30 | 2006-09-30 | 微弧氧化制备K2Ti6O13涂层及K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101153408A true CN101153408A (zh) | 2008-04-02 |
| CN100557087C CN100557087C (zh) | 2009-11-04 |
Family
ID=39255287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100323554A Expired - Fee Related CN100557087C (zh) | 2006-09-30 | 2006-09-30 | 微弧氧化制备K2Ti6O13涂层及K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100557087C (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102677121A (zh) * | 2012-03-31 | 2012-09-19 | 四川大学 | 一步阳极氧化法在医用钛表面制备多级孔结构层 |
| CN103046100A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-04-17 | 哈尔滨工业大学 | 三步法制备双级孔隙微弧氧化陶瓷涂层的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102230206B (zh) * | 2011-06-02 | 2014-01-08 | 西安理工大学 | 适于骨组织生长的钛种植体表面处理方法 |
-
2006
- 2006-09-30 CN CNB2006100323554A patent/CN100557087C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102677121A (zh) * | 2012-03-31 | 2012-09-19 | 四川大学 | 一步阳极氧化法在医用钛表面制备多级孔结构层 |
| CN103046100A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-04-17 | 哈尔滨工业大学 | 三步法制备双级孔隙微弧氧化陶瓷涂层的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100557087C (zh) | 2009-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1101705C (zh) | 一种用作骨替代物的材料以及该材料的制造方法 | |
| CN102216500B (zh) | 形成生物活性涂层的方法 | |
| JP4970665B2 (ja) | 金属性移植用コーティング | |
| CN102268711B (zh) | 一种在镁基材料表面制备生物复合涂层的方法 | |
| CN100584289C (zh) | 骨诱导钛酸镁植入物及其制造方法 | |
| US20020018903A1 (en) | Anti-thrombogenic material and manufacturing method therefor | |
| CA2096850A1 (en) | Method for depositing bioactive coatings on conductive substrates | |
| EP2491167B1 (en) | Methods of depositing discrete hydroxyapatite regions on medical implants | |
| CN104562145B (zh) | 一种复合氧化制备生物陶瓷膜的方法 | |
| CA2388903C (en) | Apatite-coated metallic material, process for its preparation, and its use | |
| US6544288B2 (en) | Biocompatible titanium implant for medical use | |
| JPH0148774B2 (zh) | ||
| CN103526261A (zh) | 一种含锌微弧氧化电解液及其含锌生物陶瓷膜的制备方法 | |
| CN108505097B (zh) | 一种3d打印钛/二氧化钛纳米管/羟基磷灰石复合医用材料的制备方法 | |
| CN101153409A (zh) | 微弧氧化制TiO2/Na2Ti6O13生物陶瓷膜的方法 | |
| CN100557087C (zh) | 微弧氧化制备K2Ti6O13涂层及K2Ti6O13/HAp生物陶瓷膜的方法 | |
| KR101933701B1 (ko) | 생체적합성세라믹스 코팅층, 그 코팅층을 포함하는 티타늄재구조체 및 그 구조체 제조방법 | |
| EP1491160B1 (en) | Ceramic member for medical implant and its production method | |
| JPH0731627A (ja) | インプラントとその製造方法 | |
| CN108103546A (zh) | 一种可控降解镁基功能梯度材料及其制备方法 | |
| KR101203814B1 (ko) | 의료용 임플란트 표면 처리 및 생체친화성 박막 코팅 기술 | |
| CN112121227A (zh) | 一种钛金属表面钛酸锶/锶羟基磷灰石医用复合涂层的制备方法 | |
| CN101773412A (zh) | 一种牙种植体的表面活化方法 | |
| CA2073781A1 (en) | Process for forming bioactive composite coatings on implantable devices | |
| DE10006992B4 (de) | Verfahren zur Beschichtung eines Implantats und Implantat mit Beschichtung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091104 Termination date: 20140930 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |