发明内容
本发明提出一种用于钛合金牙科基台***的阳极氧化液及其制备方法和应用,以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题,至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了克服上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种阳极氧化液,包括:氢氟酸、分散剂、有机酸、络合剂、锌盐和水。
具体地,配方中的氢氟酸和有机酸(包括柠檬酸等)能够为阳极氧化液提供弱酸性的环境及酸根离子,使得阳极氧化液具备一定的电导率,其导电性能容易控制;同时,弱酸的环境使得钛材表面更易形成二氧化钛纳米管,纳米管具有一定的厚度,能够阻隔环境中的腐蚀因子,同时可以承载一定量的锌离子,使二氧化钛纳米管具有抗菌性能。
作为上述方案的进一步改进,按重量百分比计,所述阳极氧化液包括:氢氟酸0.1~1%、分散剂2~60%、有机酸0.2~2%、络合剂0.1~0.5%、锌盐0.5~1%,水35.5-95%。
作为上述方案的进一步改进,所述分散剂包括聚乙二醇、乙烯-丙烯酸共聚物或聚乙烯均聚物中的至少一种,优选为聚乙二醇400。具体地,聚乙二醇400可以很好地分散在水溶液中,对整个电解液中的电导率控制有较好的帮助。
作为上述方案的进一步改进,所述络合剂包括EDTA-2Na、EDTA、酒石酸、酒石酸钠或酒石酸钾中的至少一种。具体地,这些络合剂具有较好的络合作用,能够有效避免电解液使用过程中杂质离子析出或者是由于温度升高出现浑浊等问题。
作为上述方案的进一步改进,所述锌盐包括硝酸锌、硫酸锌、葡萄糖酸锌、氯化锌、磷酸锌、磷酸氢锌或磷酸二氢锌中的至少一种。具体地,锌盐作为一种锌离子的摄入剂,锌离子作为一种口腔用抗菌剂,通过阳极氧化产生的纳米管,锌离子会吸附于纳米管内,当基台***植入后,纳米管会释放出一部分锌离子并在口腔局部起抗菌作用。
本发明任一项所述的阳极氧化液的制备方法,包括以下步骤:称取原料组分,向水中依次加入氢氟酸、分散剂、无机酸、络合剂和锌盐,同时,在投料过程中,需在上一种原料组分投入并搅拌均匀后投入下一种物料,待所有原料组分全部投入完毕后,再经搅拌即可。这样可以有效避免结块现象的出现,并使得原料组分充分溶解,所得阳极氧化液的着色效果更稳定。所有原料组分全部投入完毕后的搅拌时长为5-15min,优选为10min。
一种阳极氧化工艺,包括对牙种植体基台***的前处理步骤、阳极氧化步骤和后处理步骤,其中,使用不锈钢作为阴极极板,使用钛制夹具夹持钛合金牙种植体基台***作为阳极极板,将经前处理的钛合金牙种植体基台***浸泡在本发明任一项所述的阳极氧化液中;阳极氧化步骤的工艺参数为:阳极氧化温度为10-40℃,阳极氧化电流密度为1-5A/dm2,阳极氧化电源采用直流电源(使用中的电压和电流均可控),0<氧化电压≤220V(即氧化电压在该区间内连续可调),阳极氧化时间为20-60s。
进一步地,所述阳极氧化工艺中,在使用过程中需持续搅拌阳极氧化液,以保证阳极氧化液内各组分的浓度尽量均一。同时,在阳极氧化工艺中,若长时间进行电解需将温度控制在XX-40℃,这主要是因为,阳极氧化液的温度过高(超过40℃)会影响阳极氧化液中离子的溶解度及阳极氧化液的导电性,从而导致阳极氧化后膜层颜色不均匀。
作为上述方案的进一步改进,所述前处理步骤包括超声波除油清洗和超声波水洗。前处理步骤的主要作用是除油。
作为上述方案的进一步改进,所述除杂步骤包括水洗和纯水洗工艺。去除表面杂质,避免杂质残留。自来水没有经过处理,里面会含有很多的带电离子和固体杂质,胶体等,清洗过后会有污渍残留,使得产品清洗不干净,因此采用水洗和纯水洗结合的方式是从既满足工艺角度又满足经济性的一种做法,即先通过自来水洗,然后通过纯水进一步清洗。
本发明任一项所述的阳极氧化液在金属表面处理中的应用,尤其是钛合金等表面处理中的应用。
本发明的有益效果是:
本发明提供了一种用于钛合金牙科基台***的阳极氧化液及其制备方法和应用,本发明所得的阳极氧化液能够简单有效地对钛合金牙种植体基台***进行阳极氧化着色处理,通过调整阳极氧化液的配比及阳极氧化工艺,控制阳极氧化过程中的参数等,使得能够在钛合金牙种植体表面呈现出多种氧化颜色,所得牙种植体的颜色可控可调且阳极氧化膜层颜色均匀一致,与基材结合力强,同时,阳极氧化膜层能够使基材表面钝化,增强耐腐蚀性和耐盐雾性,表面形成规则一致的纳米管,能够吸附镶嵌一定量的锌离子,并提高基台***在种植后的初期稳定性和局部的抗菌效果,减少炎症发生,进而提升种植成功率。本发明的制备方法工艺简单,可操控性强,有利于大规模工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述,以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是,实施例只适用于对本发明做进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,所属领域技术熟练人员,根据上述发明内容对本发明所作出的非本质性的改进和调整,应仍属于本发明的保护范围。同时,下述所提及的原料未详细说明的,均为市售产品;未详细提及的工艺步骤或提取方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或提取方法。
实施例1
一种阳极氧化液,按重量百分比计,包括:氢氟酸0.1%、聚乙二醇400 2%、柠檬酸0.2%、酒石酸钾0.1%、硝酸锌0.5%,水95%。
其中,氢氟酸为工业级含量40%的氢氟酸,其余产品均为市售分析纯,所用水为纯化水。
一种阳极氧化液的制备方法,包括以下步骤:按配方称取原料组分,向水中依次加入氢氟酸、聚乙二醇、柠檬酸、酒石酸钾和硝酸锌,同时,在投料过程中,需在上一种原料组分投入并搅拌均匀后投入下一种物料,待所有原料组分全部投入完毕后,再搅拌10min即可。
一种阳极氧化液的阳极氧化工艺,包括对牙种植体基台***的前处理步骤、阳极氧化步骤和后处理步骤,其中,前处理步骤包括超声波清洗、超声波+喷淋漂洗,进行除油;阳极氧化步骤中,使用不锈钢作为阴极极板,使用钛作为阳极,所用挂具为钛制,阳极氧化步骤的工艺参数为:阳极氧化温度为20℃,阳极氧化电流密度为5A/dm2,阳极氧化电源采用直流电源(使用中的电压和电流均可控),氧化电压为0-220V,精度为0.01V,(即氧化电压在0-220V内连续可调),阳极氧化时间为40s;除杂步骤包括水洗+纯水洗工艺,以去除表面杂质,避免杂质残留。在整个阳极氧化工艺中,需对阳极氧化液进行磁力搅拌。除杂后再使用电烘箱,在100℃下烘干即可。
在阳极氧化过程中,通过调整不同的电压值,得到不同电压值下(10V、15V、20V、25V、30V、35V、40V、45V、50V、55V、60V、65V、70V和75V)所得不同氧化颜色的牙种植体,如图1所示,从图1可以看出,牙种植体的颜色呈现规律变化。同时,在阳极氧化参数相同时,氧化颜色一致,氧化膜层颜色均匀。
实施例2
一种阳极氧化液,按重量百分比计,包括:氢氟酸1%、聚乙二醇400 60%、柠檬酸2%、EDTA-2Na0.5%、葡萄糖酸锌1%,水35.5%。
其中,氢氟酸为工业级含量40%的氢氟酸,其余产品均为市售分析纯,所用水为纯化水。
一种阳极氧化液的制备方法,包括以下步骤:按配方称取原料组分,向水中依次加入氢氟酸、聚乙二醇、柠檬酸、EDTA-2Na和葡萄糖酸锌,同时,在投料过程中,需在上一种原料组分投入并搅拌均匀后投入下一种物料,待所有原料组分全部投入完毕后,再搅拌10min即可。
一种阳极氧化液的阳极氧化工艺,包括对牙种植体基台***的前处理步骤、阳极氧化步骤和后处理步骤,其中,前处理步骤包括超声波清洗、超声波+喷淋漂洗,进行除油;阳极氧化步骤中,使用不锈钢作为阴极极板,使用钛作为阳极,所用挂具为钛制,阳极氧化步骤的工艺参数为:阳极氧化温度为20℃,阳极氧化电流密度为5A/dm2,阳极氧化电源采用直流电源(使用中的电压和电流均可控),氧化电压为220V,精度为0.01V,阳极氧化时间为20s;除杂步骤包括水洗+纯水洗工艺,以去除表面杂质,避免杂质残留。在整个阳极氧化工艺中,需对阳极氧化液进行磁力搅拌。除杂后再使用电烘箱,在100℃下烘干即可。
实施例3
一种阳极氧化液,按重量百分比计,包括:氢氟酸0.5%、聚乙二醇400 30%、柠檬酸1%、EDTA-2Na 0.25%、磷酸氢锌0.75%,水65%。
其中,氢氟酸为工业级含量40%的氢氟酸,其余产品均为市售分析纯,所用水为纯化水。
一种阳极氧化液的制备方法,包括以下步骤:按配方称取原料组分,向水中依次加入氢氟酸、聚乙二醇、柠檬酸、EDTA-2Na和磷酸氢锌,同时,在投料过程中,需在上一种原料组分投入并搅拌均匀后投入下一种物料,待所有原料组分全部投入完毕后,再搅拌10min即可。
一种阳极氧化液的阳极氧化工艺,包括对牙种植体基台***的前处理步骤、阳极氧化步骤和后处理步骤,其中,前处理步骤包括超声波清洗、超声波+喷淋漂洗,进行除油;阳极氧化步骤中,使用不锈钢作为阴极极板,使用钛作为阳极,所用挂具为钛制,阳极氧化步骤的工艺参数为:阳极氧化温度为20℃,阳极氧化电流密度为5A/dm2,阳极氧化电源采用直流电源(使用中的电压和电流均可控),氧化电压为220V,精度为0.01V,阳极氧化时间为60s;除杂步骤包括水洗+纯水洗工艺,以去除表面杂质,避免杂质残留。在整个阳极氧化工艺中,需对阳极氧化液进行磁力搅拌。除杂后再使用电烘箱,在100℃下烘干即可。
实施例4
一种阳极氧化液,按重量百分比计,包括:氢氟酸0.2%、聚乙二醇400 50%、柠檬酸0.5%、EDTA-2Na 0.2%、硝酸锌0.6%,水45%。
其中,氢氟酸为工业级含量40%的氢氟酸,其余产品均为市售分析纯,所用水为纯化水。
一种阳极氧化液的制备方法,包括以下步骤:按配方称取原料组分,向水中依次加入氢氟酸、聚乙二醇、柠檬酸、EDTA-2Na和硝酸锌,同时,在投料过程中,需在上一种原料组分投入并搅拌均匀后投入下一种物料,待所有原料组分全部投入完毕后,再搅拌10min即可。
一种阳极氧化液的阳极氧化工艺,包括对牙种植体基台***的前处理步骤、阳极氧化步骤和后处理步骤,其中,前处理步骤包括超声波清洗、超声波+喷淋漂洗,进行除油;阳极氧化步骤中,使用不锈钢作为阴极极板,使用钛作为阳极,所用挂具为钛制,阳极氧化步骤的工艺参数为:阳极氧化温度为20℃,阳极氧化电流密度为5A/dm2,阳极氧化电源采用直流电源(使用中的电压和电流均可控),氧化电压为220V,精度为0.01V,阳极氧化时间为40s;除杂步骤包括水洗+纯水洗工艺,以去除表面杂质,避免杂质残留。在整个阳极氧化工艺中,需对阳极氧化液进行磁力搅拌。除杂后再使用电烘箱,在100℃下烘干即可。
实施例5
一种阳极氧化液,按重量百分比计,包括:氢氟酸0.5%、聚乙二醇400 2%、柠檬酸0.3%、EDTA-2Na 0.3%、硝酸锌0.8%,水85%。
其中,氢氟酸为工业级含量40%的氢氟酸,其余产品均为市售分析纯,所用水为纯化水。
一种阳极氧化液的制备方法,包括以下步骤:按配方称取原料组分,向水中依次加入氢氟酸、聚乙二醇、柠檬酸、EDTA-2Na和硝酸锌,同时,在投料过程中,需在上一种原料组分投入并搅拌均匀后投入下一种物料,待所有原料组分全部投入完毕后,再搅拌10min即可。
一种阳极氧化液的阳极氧化工艺,包括对牙种植体基台***的前处理步骤、阳极氧化步骤和后处理步骤,其中,前处理步骤包括超声波清洗、超声波+喷淋漂洗,进行除油;阳极氧化步骤中,使用不锈钢作为阴极极板,使用钛作为阳极,所用挂具为钛制,阳极氧化步骤的工艺参数为:阳极氧化温度为20℃,阳极氧化电流密度为5A/dm2,阳极氧化电源采用直流电源(使用中的电压和电流均可控),氧化电压为220V,精度为0.01V,阳极氧化时间为40s;除杂步骤包括水洗+纯水洗工艺,以去除表面杂质,避免杂质残留。在整个阳极氧化工艺中,需对阳极氧化液进行磁力搅拌。除杂后再使用电烘箱,在100℃下烘干即可。
对比例1
对比例1与实施例4的区别在于,对比例1的阳极氧化液制备过程中未添加EDTA-2Na和硝酸锌,并且阳极氧化工艺过程中,阳极氧化前采的前处理步骤采用普通金属清洗剂进行超声波除油清洗,其它配方、制备方法和阳极氧化工艺步骤与实施例4均相同,得到钛合金阳极氧化样品。
对比例2
对比例2为经过相同前处理和后处理工艺处理,且未进行阳极氧化的钛合金样品。
产品性能测试1
将实施例1和对比例1及对比例2分别所得的钛合金牙种植体样品分别通过口腔链球菌测试,在培养基上分别放置这三组样品,经过72小时的细菌培养后发现,实施例1所得的钛合金牙种植体周围形成明显的抑菌圈,而对比例1和对比例2样品周围则无抑菌圈出现,表明本发明的阳极氧化液对钛合金基台***表面有明显的抗菌效果。
产品性能测试2
将实施例1-5和对比例1-2分别所得的钛合金牙种植体样品的耐腐蚀和耐盐雾等性能检测,得到结果如下表1所示。其中,通过硫酸铜点滴测试耐腐蚀性性,采用乙酸进行耐盐雾性测试。
表1
从表1可以看出,实施例1-5较比例1-2分别所得的钛合金牙种植体样品的耐腐蚀性能和耐盐雾性能均有明显提升和优势,较比例1-2来说,实施例1-5得的钛合金牙种植体样品的耐腐蚀性能提升了约180%,乙酸盐雾测试时间提升了约150%。
对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换,而不必经过创造性的劳动。因此,本领域技术人员根据本发明的揭示,对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。上述实施例为本发明的优选实施例,凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化,均应属于本发明的保护范畴。