CN113969421A - 一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，包括以下步骤：一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合；二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理；三、将试样在电解液中借助电化学进行去合金化处理；四、将处理后试样进行清洗和烘干，在钛钽合金表面得到微米级多孔钽层。本发明通过将钛钽合金在浓硝酸、双氧水和水组成的电解液中，借助电化学进行去合金化处理，在钛钽合金表面得到与钛钽基底结合牢固的微米级多孔钽层，并且双氧水还会在形成的多孔坦表面形成氧化钽，进一步提高合金的生物相容性和生物活性，微米级的多孔钽被具有抗细菌感染和诱导细胞成骨分化的能力，赋予钛钽合金表面抗菌和促成骨的能力。

Description

一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种借助电化学在钛钽 合金表面构建多孔钽的方法。

背景技术

医用钛合金的发展历史及临床跟踪研究结果充分表明，医用钛合金的 研究开发应同时考虑其生物相容性、力学相容性和植入物安全性等问题， 即医用钛合金需要具有更好的生物力学适配性能、更好的耐腐蚀性能和更 好的生物相容性，甚至具有一定的生物活性。然而目前临床常用的钛合金 植入物很难同时满足上述性能要求。与此同时，钽具有同时增强钛合金强 度和降低弹性模量的能力，与常被用作标准金属生物材料的纯钛相比，钛钽合金具有更低的弹性模量、更高的强度和耐腐蚀性，并且展现出了更为 出色的生物相容性。在2007年举行的美国微生物学医疗器械、材料和工 艺学会议上，参会人员讨论了钛钽合金在可植入医疗器械中潜在使用的初 步研究结果。麻省理工学院的研究人员作了《用于可植入医疗设备的钛钽 合金》的会议报告。他们认为由于钛钽合金具有高的生物相容性和较低的 弹性模量，因此有望广泛用于牙科植入物和整形外科领域。

目前限制钛钽合金应用的最主要因素是表面生物活性的缺乏，既缺乏 一定的抑菌能力又缺乏促成骨活性，通过表面处理工艺如微弧氧化和阳极 氧化等，在钛钽合金表面制备微纳多孔结构赋予表面生物活性是当前的研 究热点，但这类功能涂层目前依然存在以下三个主要问题：(1)涂层与 基底之间结合不牢，容易脱落造成潜在风险。例如，阳极氧化形成的钛纳 米管结构常用来载生物活性小分子，一旦钛纳米管植入过程中剥落，不仅起不到理想的治疗效果，反而增加了植入风险；(2)不具备明显的促成 骨活性或骨整合效果不佳，一方面表面的微纳多孔结构增加了成骨活性， 同时也增加钛合金的比表面积，加速腐蚀即电池效应和离子溶出，另一方 面钛钽合金的弹性模量较低，耐磨性能差，植入后长期与骨组织的摩擦会 导致碎屑的产生，不仅不利于骨整合，严重还有可能导致炎症的发生甚至 植入失败；(3)细菌在表面的粘附导致植入失败：钛合金表面的微纳多 孔结构不仅刺激成骨细胞的增殖与分化，也有利于细菌在表面的定植和菌 膜的形成，这就要求表面具有抗细菌粘附的能力。

目前多孔钽制备工艺包括随机和粗大的多孔钽植入物，孔径为 100μm～650μm，通过在多孔预成型坯上化学气相沉积钽制备，而周期性和 粗大的多孔钽植入物，孔径为1μm～2μm通过金属3D打印制造，存在基 体力学性能不佳、造价高昂和不具备次级微纳多孔的问题。

综上所述，当前常用的改善钛钽合金表面活性的技术，包括阳极氧化、 微弧氧化和水热处理等，存在下面几个问题限制了其应用：(1)涂层与 基底之间存在明显的界面，结合不牢易脱落；(2)主动诱导成骨细胞分 化和骨长入的能力不足；(3)无法有效地抑制细菌在表面的粘附。

因此需要一种在钛钽合金表面构建多孔钽的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种 借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法。该方法通过将钛钽合金在 浓硝酸、双氧水和水组成的电解液中，利用钛、钽的腐蚀电位不同，借助 电化学进行去合金化处理，在混合电解液中，在电化学作用下中钛的腐蚀 速率更快，且双氧水会加速反应过程，而钽则会保留下来，最后钛钽合金 表层的钛溶解到电解液中形成微米级多孔结构，并在钛钽合金表面得到微米级多孔钽层，并且双氧水还会在形成的多孔坦表面形成氧化钽，进一步 提高合金的生物相容性和生物活性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种借助电化学在 钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述微米级多孔钽层的厚度为1μm～2μm。

本发明通过将钛钽合金在浓硝酸、双氧水和水组成的电解液中，利用 钛、钽的腐蚀电位不同，借助电化学进行去合金化处理，由于钽比钛具有 更好的耐腐蚀性能，在混合电解液中，在电化学作用下中钛的腐蚀速率更 快，即钛钽合金中的钛会更快的被溶解在浓硝酸中，且双氧水会加速反应 过程，而钽则会保留下来，最后钛钽合金表层的钛溶解到电解液中形成微 米级多孔结构，并在钛钽合金表面得到微米级多孔钽层，并且双氧水还会在形成的多孔坦表面形成氧化钽，进一步提高合金的生物相容性和生物活 性。

上述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在 于，步骤一中所述浓硝酸的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为 30％；所述电解液中浓硝酸的体积分数为0.5％～2％，双氧水的体积分数为 0.5％～1％。本发明电解液中浓硝酸的主要作用为溶解钛，不同浓度的浓硝 酸溶解速度不一样，从而得到的多孔坦形貌也不一样，电解液中双氧水会 加速反应过程，并参与最终氧化钽的形成过程，不同浓度的双氧水会协同调控钛溶解反应速率，并控制最终氧化钽的厚度，本发明通过控制电解液 中浓硝酸的体积分数和双氧水的体积分数，保证了在钛钽合金表面构建的 多孔钽的形貌和最终氧化钽的厚度，从而保证了在钛钽合金表面得到微米 级多孔钽层的性能。

上述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在 于，步骤二中所述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数 为20％～50％。本发明通过控制钛钽合金的形状，易于借助电化学进行去 合金化处理，便于在钛钽合金表面得到微米级多孔钽层，本发明通过控制 钛钽合金中钽的质量分数，保证了在钛钽合金表面得到微米级多孔钽层的 性能，防止了钽含量太低无法得到多孔坦，钽熔点和密度都太高，因此也 防止了钽含量太高不利于合金制备，不利于使用，提高成本的不足。

上述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在 于，步骤二中所述抛光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用 800#，1000#，1500#和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为： 依次在丙酮，乙醇和去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在50℃～80 ℃下，保温20min～40min。本发明通过打磨除去钛坦合金表面的氧化物， 使得钛坦合金表面平整，有利于后续反应，通过超声清洗去除钛坦合金表 面的杂质。

上述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在 于，步骤三中所述去合金化处理中电压为：0.5V～10V，时间为 30min～60min。在借助电化学进行去合金化处理时，不同的电压导致的去 合金化反应不一样，从而得到的多孔坦的形貌也不一样，本发明通过控制 去合金化处理中电压和时间，控制了得到的多孔坦的形貌，防止了电压太高反应剧烈，钽也会腐蚀掉，得不到多孔坦的不足，防止了电压太低钛溶 解速度太慢，得不到多孔坦的不足。

上述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在 于，步骤三中所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样。本发明通过使每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样控制 电解液，实际上是控制电解液的使用次数，因为在去合金化处理过程中， 电解液中的浓硝酸和双氧水会发生一定量的消耗，会导致电解液中溶质的 浓度发生变化，达不到处理的效果，去合金化处理中电解液需要及时更换。

上述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在 于，步骤四中所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子水超声清洗；所述 烘干的条件为：在60℃～200℃下，保温30min～60min。本发明通过超声清 洗去除残留的电解液，避免过度腐蚀，同时保证样品表面清洁，烘干是加 速表面清洗液去除，并且在较高的温度下表层多孔坦表面的氧化钽会更稳 定。

上述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在 于，步骤四中所述微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。本 发明通过控制微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径，保证了在钛钽合金表 面得到微米级多孔钽层具有最佳性能。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过将钛钽合金在浓硝酸、双氧水和水组成的电解液中， 利用钛、钽的腐蚀电位不同，借助电化学进行去合金化处理，由于钽比钛 具有更好的耐腐蚀性能，在混合电解液中，在电化学作用下中钛的腐蚀速 率更快，即钛钽合金中的钛会更快的被溶解在浓硝酸中，且双氧水会加速 反应过程，而钽则会保留下来，最后钛钽合金表层的钛溶解到电解液中形 成微米级多孔结构，并在钛钽合金表面得到微米级多孔钽层，并且双氧水 还会在形成的多孔坦表面形成氧化钽，进一步提高合金的生物相容性和生 物活性。

2、本发明采用了电化学工艺在钛钽合金表面制备微米级的多孔钽层， 多孔层的生长模式为表面向内生长，为减法涂层，涂层与钛钽基底之间没 有明显的界面，多孔钽层与钛钽基底结合牢固，植入过程中不易脱落，植 入安全性大大提高，同时微米级的多孔钽被证实具有诱导细胞成骨分化的 潜力，良好的诱导骨再生的能力，适用于骨缺损的治疗，更进一步的，多 孔钽层具有一定的抑菌能力，可以抑制细菌在表面的粘附，赋予材料表面抗细菌感染的能力，最终得到的微米级多孔钽的孔径为2μm～5μm，多孔 钽层的厚度为1μm～2m，在钛钽合金表面构建微米级的具有抗菌和成骨活 性的多孔钽层。

3、本发明实现了多孔钽层和钛钽基底的原位结合，结合强度远高于 其他类型多孔涂层，达到提高植入安全性和生物安全性的目的，同时，微 米级的多孔钽可以诱导骨细胞分化并促进新骨生成，最终实现矫形移植器 件与周围骨组织的快而好的整合的目的，经该方法表面改性的植入器械通 用于骨缺损的治疗，增长其服役期，尤其适用于具有病理诱发骨吸收及骨 折患者的治疗，更进一步的，微米级的多孔钽具有一定的抑菌能力，相关 植入材料适用于骨髓炎的治疗。

4、本发明中多孔钽层有利于新骨由光滑表面向内生长，且表现出比 同孔径多孔钛更佳的骨长入和整合效果，去合金多孔钽的促成骨活性一方 面得益于钽金属优良的生物活性，另一方面得益于微纳多孔结构的特性， 此外，微米级多孔钽层还具有抗细菌粘附的特性，金黄色葡萄球菌做为硬 组织植入感染中的主要菌种，其在多孔钽层表面的粘附率极低。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图。

图2为本发明实施例1制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图。

图3为本发明实施例1制备的微米级多孔钽层的高倍SEM图。

图4为本发明实施例2制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图。

图5为本发明实施例2制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图。

图6为本发明实施例2制备的微米级多孔钽层的高倍SEM图。

图7为本发明实施例3制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图。

图8为本发明实施例3制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图。

图9为本发明实施例3制备的微米级多孔钽层的高倍SEM图。

图10为本发明实施例4制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图。

图11为本发明实施例4制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图。

图12为本发明实施例4制备的微米级多孔钽层的高倍SEM图。

图13为本发明实施例5制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图。

图14为本发明实施例5制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图。

图15为本发明实施例5制备的微米级多孔钽层的高倍SEM图。

图16为本发明实施例6制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图。

图17为本发明实施例6制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图。

图18为本发明实施例6制备的微米级多孔钽层的高倍SEM图。

图19为本发明实施例7制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图。

图20为本发明实施例7制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图。

图21为本发明实施例7制备的微米级多孔钽层的高倍SEM图。

图22为本发明实施例8制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图。

图23为本发明实施例8制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图。

图24为本发明实施例8制备的微米级多孔钽层的高倍SEM图。

具体实施方式

实施例1

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为2％，双氧水的体积分数为1％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为30％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在70℃下，保温30min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为： 0.5V，时间为30min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为 480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在100℃下，保温40min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 2μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

图1为本实施例制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图，图2为本实 施例制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图，图3为本实施例制备的微米 级多孔钽层的高倍SEM图，从图1、图2和图3中可以看出，本实施例在 钛钽合金表面得到了微米级多孔钽层。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为0.5％，双氧水的体积分数为0.5％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为30％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在50℃下，保温20min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为： 0.5V，时间为60min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为 480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在200℃下，保温30min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 1μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

图4为本实施例制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图，图5为本实 施例制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图，图6为本实施例制备的微米 级多孔钽层的高倍SEM图，从图4、图5和图6中可以看出，本实施例在 钛钽合金表面得到了微米级多孔钽层。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为1％，双氧水的体积分数为0.8％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为30％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在80℃下，保温40min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为：1V， 时间为30min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在60℃下，保温60min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 1μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

图7为本实施例制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图，图8为本实 施例制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图，图9为本实施例制备的微米 级多孔钽层的高倍SEM图，从图7、图8和图9中可以看出，本实施例在 钛钽合金表面得到了微米级多孔钽层。

实施例4

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为2％，双氧水的体积分数为1％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为30％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在70℃下，保温30min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为：1V， 时间为60min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在100℃下，保温40min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 2μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

图10为本实施例制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图，图11为本 实施例制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图，图12为本实施例制备的微 米级多孔钽层的高倍SEM图，从图10、图11和图12中可以看出，本实 施例在钛钽合金表面得到了微米级多孔钽层。

实施例5

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为0.5％，双氧水的体积分数为0.5％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为20％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在50℃下，保温20min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为：1V， 时间为30min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在200℃下，保温30min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 1μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

图13为本实施例制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图，图14为本 实施例制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图，图15为本实施例制备的微 米级多孔钽层的高倍SEM图，从图13、图14和图15中可以看出，本实 施例在钛钽合金表面得到了微米级多孔钽层。

实施例6

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为1％，双氧水的体积分数为0.8％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为20％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在80℃下，保温40min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为：3V， 时间为30min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在60℃下，保温60min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 2μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

图16为本实施例制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图，图17为本 实施例制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图，图18为本实施例制备的微 米级多孔钽层的高倍SEM图，从图16、图17和图18中可以看出，本实 施例在钛钽合金表面得到了微米级多孔钽层。

实施例7

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为2％，双氧水的体积分数为1％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为20％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在70℃下，保温30min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为：5V， 时间为30min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在100℃下，保温40min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 2μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

图19为本实施例制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图，图20为本 实施例制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图，图21为本实施例制备的微 米级多孔钽层的高倍SEM图，从图19、图20和图21中可以看出，本实 施例在钛钽合金表面得到了微米级多孔钽层。

实施例8

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为0.5％，双氧水的体积分数为0.5％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为20％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在50℃下，保温20min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为：10V， 时间为30min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在200℃下，保温30min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 1μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

图22为本实施例制备的微米级多孔钽层的低倍SEM图，图23为本 实施例制备的微米级多孔钽层的中倍SEM图，图24为本实施例制备的微 米级多孔钽层的高倍SEM图，从图22、图23和图24中可以看出，本实 施例在钛钽合金表面得到了微米级多孔钽层。

实施例9

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为2％，双氧水的体积分数为1％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为50％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在70℃下，保温30min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为：5V， 时间为40min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在100℃下，保温40min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 2μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

实施例10

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；所述浓硝酸 的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸 的体积分数为0.5％，双氧水的体积分数为0.5％；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；所 述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为40％；所述抛 光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500# 和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和 去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在50℃下，保温20min；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化 学进行去合金化处理，得到处理后试样；所述去合金化处理中电压为：3V， 时间为50min；所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽 合金表面得到微米级多孔钽层；所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子 水超声清洗；所述烘干的条件为：在200℃下，保温30min。

经检测，本实施例在钛钽合金表面得到的微米级多孔钽层的厚度为 2μm；微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是 根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化， 均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将浓硝酸、双氧水和水进行混合，得到电解液；

步骤二、将钛钽合金依次进行抛光、清洗和烘干处理，得到试样；

步骤三、将步骤二中得到的试样在步骤一中得到的电解液中借助电化学进行去合金化处理，得到处理后试样；

步骤四、将步骤三中得到的处理后试样依次进行清洗和烘干，在钛钽合金表面得到微米级多孔钽层；所述微米级多孔钽层的厚度为1μm～2μm。

2.根据权利要求1所述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在于，步骤一中所述浓硝酸的质量分数为68％，所述双氧水的质量分数为30％；所述电解液中浓硝酸的体积分数为0.5％～2％，双氧水的体积分数为0.5％～1％。

3.根据权利要求1所述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在于，步骤二中所述钛钽合金为钛钽合金片，所述钛钽合金中钽的质量分数为20％～50％。

4.根据权利要求1所述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在于，步骤二中所述抛光为进行打磨处理，所述打磨处理的过程为：依次用800#，1000#，1500#和2000#的砂纸进行打磨处理；所述清洗的过程为：依次在丙酮，乙醇和去离子水中超声清洗；所述烘干的条件为：在50℃～80℃下，保温20min～40min。

5.根据权利要求1所述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在于，步骤三中所述去合金化处理中电压为：0.5V～10V，时间为30min～60min。

6.根据权利要求1所述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在于，步骤三中所述去合金化处理中每50mL电解液用于表面积为480mm²的试样。

7.根据权利要求1所述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在于，步骤四中所述清洗的过程为：依次在乙醇和去离子水超声清洗；所述烘干的条件为：在60℃～200℃下，保温30min～60min。

8.根据权利要求1所述一种借助电化学在钛钽合金表面构建多孔钽的方法，其特征在于，步骤四中所述微米级多孔钽层中微米级多孔的孔径为2μm～5μm。

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