CN113416994A - 一种金属材料的表面改性方法 - Google Patents
一种金属材料的表面改性方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113416994A CN113416994A CN202110635421.1A CN202110635421A CN113416994A CN 113416994 A CN113416994 A CN 113416994A CN 202110635421 A CN202110635421 A CN 202110635421A CN 113416994 A CN113416994 A CN 113416994A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium alloy
- electrolyte
- micro
- preparing
- silicon carbide
- 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.)
- Pending
Links
- 239000007769 metal material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002715 modification method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 27
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 claims description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 10
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L calcium acetate Chemical compound [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 claims description 9
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 claims description 9
- 229960002901 sodium glycerophosphate Drugs 0.000 claims description 9
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 8
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 claims description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 3
- 229910000905 alloy phase Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007743 anodising Methods 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 3
- AINBZKYUNWUTRE-UHFFFAOYSA-N ethanol;propan-2-ol Chemical compound CCO.CC(C)O AINBZKYUNWUTRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000003827 glycol group Chemical group 0.000 claims description 3
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 abstract description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 abstract description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 3
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 1
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/04—Metals or alloys
- A61L27/06—Titanium or titanium alloys
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
- A61L27/32—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/026—Anodisation with spark discharge
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/18—Modification of implant surfaces in order to improve biocompatibility, cell growth, fixation of biomolecules, e.g. plasma treatment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2420/00—Materials or methods for coatings medical devices
- A61L2420/02—Methods for coating medical devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属材料的表面改性方法，本发明具体涉及金属材料表面改性技术领域，采用阳极氧化法和微弧氧化法是提高医用钛合金内植物表面生物学活性较为理想的选择。阳极氧化技术利用电化学处理法制备二氧化钛纳米管，工艺流程简单，适合应用于形状复杂的医用钛合金内植物表面，通过调整制备工艺参数，能够使TiO2‑NT的管径在几十到几百纳米范围内变化；另一方面，通过MAO技术能够在医用钛合金材料表面制备微孔凹陷及微米级氧化层，并在其表面形成的特异性氧化膜中加入钙和磷，从而提高内植物材料表面涂层的生物学活性，处理后的钛合金材料具有最优的生物学活性以及组织界面稳定性。
Description
技术领域
本发明具体涉及金属材料表面改性技术领域，具体是一种金属材料的表面改性方法。
背景技术
钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属。钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
目前，钛合金材料(Ti6Al4V)内植物已成为最主要的医用金属内植物组成之一，然而其生物活性尚不够理想，在内植物一骨组织结合界面的成骨效果存在进一步提高的可能，如何通过金属材料表面改性技术，在钛合金材料表面制备具有较高生物学活性的新型涂层，成为提高医用金属内植物材料的生物学活性以及其生物体内成骨效果的关键点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属材料的表面改性方法，以解决上述背景技术中提出的钛合金材料(Ti6Al4V)内植物已成为最主要的医用金属内植物组成之一，然而其生物活性尚不够理想，在内植物-骨组织结合界面的成骨效果存在进一步提高的可能的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种金属材料的表面改性方法，包括以下步骤：
步骤1：准备材料；
步骤2：准备阳极氧化电解液；
步骤3：准备微弧氧化电解液；
步骤4：阳极氧化处理；
步骤5：微弧氧化处理；
步骤6：性能检测。
优选的，所述的步骤1：准备材料，采用Ti6Al4V钛合金轧制薄板，直径为12mm，厚度为1mm。
优选的，所述的步骤1，准备辅助材料，氢氟酸、丙酮、乙二醇、异丙醇乙醇、无水乙醇、酒精、去离子水和工业用碳化硅砂纸。
优选的，所述的步骤2：准备阳极氧化电解液，采用工作电压范围为0-60V的恒电位仪，电解液为乙二醇溶液加入质量分数为0.25％的NH4F和质量分数为2％的去离子水。
优选的，所述的步骤3：准备微弧氧化电解液，采用WHD-30型微弧氧化脉冲电源，电解液由β-甘油磷酸钠和乙酸钙组成，配比为：β-甘油磷酸钠0.01mol/L，乙酸钙0.08mol/L，Ca/P比为8。
优选的，所述的步骤4：阳极氧化处理，将Ti6Al4V钛合金试样在800℃的条件下固溶0.5h，水冷为近β合金相部分，再将合金板放置于550℃的条件下3h，通过随炉冷却和空冷两种热处理技术和时效热处理法处理。
优选的，所述的步骤4，将热处理后的试样分别用300号、600号、800号以及1000号碳化硅砂纸顺序逐级抛光，再通过6微米大小粒度的金刚石抛光液进行抛光，阳极氧化处理前将试样置于超声波清洗器中依次用丙酮、酒精和去离子水反复清洗15min，室温条件下干燥备用。
优选的，所述的步骤4，用聚四氟乙烯包裹好的钛合金试样作为阳极，选用铂电极作为阴极，Ag/AgCl(1MKCl)为参比电极，电解液中放置可调温的电磁搅拌以以控制阳极氧化处理过程中的温度，整个过程保持27℃，处理时间为30min，电压为正常工作电压，处理完成后，在氧气中完成晶化热处理。
优选的，所述的步骤5：微弧氧化处理，将钛合金试样表面依次用240、600、1200目碳化硅砂纸逐级抛光，分别用丙酮、乙醇和去离子水超声各清洗15min，室温条件下干燥，将钛合金式样作为阳极，以不锈钢为阴极，微弧氧化过程中的电参数分别为，通过恒压模式，正向电压350V，无负向电压，频率800Hz，占空比50％，β-甘油磷酸钠和乙酸钙作为电解液，通过冷却***将电解液的温度始终保持在40℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，阳极氧化法和微弧氧化法是提高医用钛合金内植物表面生物学活性较为理想的选择。阳极氧化技术利用电化学处理法制备二氧化钛纳米管，工艺流程简单，适合应用于形状复杂的医用钛合金内植物表面，通过调整制备工艺参数，能够使TiO2-NT的管径在几十到几百纳米范围内变化；另一方面，通过MAO技术能够在医用钛合金材料表面制备微孔凹陷及微米级氧化层，并在其表面形成的特异性氧化膜中加入钙和磷，从而提高内植物材料表面涂层的生物学活性。处理后的钛合金材料的纳米级形貌特征能够显著提高成骨细胞的黏附、增殖和分化能力，具有最优的生物学活性以及组织界面稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种金属材料的表面改性方法，包括以下步骤：
步骤1：准备材料；
步骤2：准备阳极氧化电解液；
步骤3：准备微弧氧化电解液；
步骤4：阳极氧化处理；
步骤5：微弧氧化处理；
步骤6：性能检测。
优选的，所述的步骤1：准备材料，采用Ti6Al4V钛合金轧制薄板，直径为12mm，厚度为1mm。
优选的，所述的步骤1，准备辅助材料，氢氟酸、丙酮、乙二醇、异丙醇乙醇、无水乙醇、酒精、去离子水和工业用碳化硅砂纸。
优选的，所述的步骤2：准备阳极氧化电解液，采用工作电压范围为0-60V的恒电位仪，电解液为乙二醇溶液加入质量分数为0.25％的NH4F和质量分数为2％的去离子水。
优选的，所述的步骤3：准备微弧氧化电解液，采用WHD-30型微弧氧化脉冲电源，电解液由β-甘油磷酸钠和乙酸钙组成，配比为：β-甘油磷酸钠0.01mol/L，乙酸钙0.08mol/L，Ca/P比为8。
优选的，所述的步骤4：阳极氧化处理，将Ti6Al4V钛合金试样在800℃的条件下固溶0.5h，水冷为近β合金相部分，再将合金板放置于550℃的条件下3h，通过随炉冷却和空冷两种热处理技术和时效热处理法处理。
优选的，所述的步骤4，将热处理后的试样分别用300号、600号、800号以及1000号碳化硅砂纸顺序逐级抛光，再通过6微米大小粒度的金刚石抛光液进行抛光，阳极氧化处理前将试样置于超声波清洗器中依次用丙酮、酒精和去离子水反复清洗15min，室温条件下干燥备用。
优选的，所述的步骤4，用聚四氟乙烯包裹好的钛合金试样作为阳极，选用铂电极作为阴极，Ag/AgCl(1MKCl)为参比电极，电解液中放置可调温的电磁搅拌以以控制阳极氧化处理过程中的温度，整个过程保持27℃，处理时间为30min，电压为正常工作电压，处理完成后，在氧气中完成晶化热处理。
优选的，所述的步骤5：微弧氧化处理，将钛合金试样表面依次用240、600、1200目碳化硅砂纸逐级抛光，分别用丙酮、乙醇和去离子水超声各清洗15min，室温条件下干燥，将钛合金式样作为阳极，以不锈钢为阴极，微弧氧化过程中的电参数分别为，通过恒压模式，正向电压350V，无负向电压，频率800Hz，占空比50％，β-甘油磷酸钠和乙酸钙作为电解液，通过冷却***将电解液的温度始终保持在40℃。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种金属材料的表面改性方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：准备材料；
步骤2：准备阳极氧化电解液；
步骤3：准备微弧氧化电解液；
步骤4：阳极氧化处理；
步骤5：微弧氧化处理；
步骤6：性能检测。
2.根据权利要求1所述的一种金属材料的表面改性方法，其特征在于：所述的步骤1：准备材料，采用Ti6Al4V钛合金轧制薄板，直径为12mm，厚度为1mm。
3.根据权利要求2所述的一种金属材料的表面改性方法，其特征在于：所述的步骤1，准备辅助材料，氢氟酸、丙酮、乙二醇、异丙醇乙醇、无水乙醇、酒精、去离子水和工业用碳化硅砂纸。
4.根据权利要求1所述的一种金属材料的表面改性方法，其特征在于：所述的步骤2：准备阳极氧化电解液，采用工作电压范围为0-60V的恒电位仪，电解液为乙二醇溶液加入质量分数为0.25％的NH4F和质量分数为2％的去离子水。
5.根据权利要求1所述的一种金属材料的表面改性方法，其特征在于：所述的步骤3：准备微弧氧化电解液，采用WHD-30型微弧氧化脉冲电源，电解液由β-甘油磷酸钠和乙酸钙组成，配比为：β-甘油磷酸钠0.01mol/L，乙酸钙0.08mol/L，Ca/P比为8。
6.根据权利要求1所述的一种金属材料的表面改性方法，其特征在于：所述的步骤4：阳极氧化处理，将Ti6A14V钛合金试样在800℃的条件下固溶0.5h，水冷为近β合金相部分，再将合金板放置于550℃的条件下3h，通过随炉冷却和空冷两种热处理技术和时效热处理法处理。
7.根据权利要求6所述的一种金属材料的表面改性方法，其特征在于：所述的步骤4，将热处理后的试样分别用300号、600号、800号以及1000号碳化硅砂纸顺序逐级抛光，再通过6微米大小粒度的金刚石抛光液进行抛光，阳极氧化处理前将试样置于超声波清洗器中依次用丙酮、酒精和去离子水反复清洗15min，室温条件下干燥备用。
8.根据权利要求7所述的一种金属材料的表面改性方法，其特征在于：所述的步骤4，用聚四氟乙烯包裹好的钛合金试样作为阳极，选用铂电极作为阴极，Ag/AgCl(1MKCl)为参比电极，电解液中放置可调温的电磁搅拌以以控制阳极氧化处理过程中的温度，整个过程保持27℃，处理时间为30min，电压为正常工作电压，处理完成后，在氧气中完成晶化热处理。
9.根据权利要求1所述的一种金属材料的表面改性方法，其特征在于：所述的步骤5：微弧氧化处理，将钛合金试样表面依次用240、600、1200目碳化硅砂纸逐级抛光，分别用丙酮、乙醇和去离子水超声各清洗15min，室温条件下干燥，将钛合金式样作为阳极，以不锈钢为阴极，微弧氧化过程中的电参数分别为，通过恒压模式，正向电压350V，无负向电压，频率800Hz，占空比50％，β-甘油磷酸钠和乙酸钙作为电解液，通过冷却***将电解液的温度始终保持在40℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110635421.1A CN113416994A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种金属材料的表面改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110635421.1A CN113416994A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种金属材料的表面改性方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113416994A true CN113416994A (zh) | 2021-09-21 |
Family
ID=77788098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110635421.1A Pending CN113416994A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种金属材料的表面改性方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113416994A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115074712A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-09-20 | 四川大学 | 一种钛金属植入材料表面改性处理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102758202A (zh) * | 2012-08-11 | 2012-10-31 | 西北有色金属研究院 | 一种医用钛及钛合金表面抗菌涂层的制备方法 |
| CN104562145A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-29 | 昆明理工大学 | 一种复合氧化制备生物陶瓷膜的方法 |
| CN106676604A (zh) * | 2015-11-05 | 2017-05-17 | 中国科学院金属研究所 | 具有点阵结构多孔的钛或钛合金表面抑菌生物活性陶瓷膜的制备方法及其应用 |
| CN112301399A (zh) * | 2020-07-20 | 2021-02-02 | 江苏燕园精英医疗科技有限公司 | 一种牙科种植体的表面处理方法 |
-
2021
- 2021-06-07 CN CN202110635421.1A patent/CN113416994A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102758202A (zh) * | 2012-08-11 | 2012-10-31 | 西北有色金属研究院 | 一种医用钛及钛合金表面抗菌涂层的制备方法 |
| CN104562145A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-29 | 昆明理工大学 | 一种复合氧化制备生物陶瓷膜的方法 |
| CN106676604A (zh) * | 2015-11-05 | 2017-05-17 | 中国科学院金属研究所 | 具有点阵结构多孔的钛或钛合金表面抑菌生物活性陶瓷膜的制备方法及其应用 |
| CN112301399A (zh) * | 2020-07-20 | 2021-02-02 | 江苏燕园精英医疗科技有限公司 | 一种牙科种植体的表面处理方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘帅: "钛合金材料表面阳极氧化和微弧氧化改性涂层的构建及生物学研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士) 医药卫生科技辑》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115074712A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-09-20 | 四川大学 | 一种钛金属植入材料表面改性处理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104674321B (zh) | 一种钛或钛合金表面含铜抗菌生物陶瓷膜的制备方法和应用 | |
| Xuhui et al. | Hydroxyapatite coatings on titanium prepared by electrodeposition in a modified simulated body fluid | |
| CN101575726B (zh) | 含氟羟基磷灰石梯度生物活性膜层的制备方法 | |
| CN104674320A (zh) | 一种钛或钛合金表面耐磨抑菌生物活性陶瓷膜制备方法和应用 | |
| CN101537208A (zh) | 一种钛或钛合金表面生物活性涂层及其制备方法 | |
| Louarn et al. | Nanostructured surface coatings for titanium alloy implants | |
| CN103908699B (zh) | 一种钛合金表面的HA/TiO2层及其制备方法 | |
| CN110016658B (zh) | 一种钛合金表面超亲/疏可调控微纳复合结构及其制备方法 | |
| CN100430099C (zh) | 一种钛或钛合金表面生物活性涂层及其制备方法 | |
| CN113529158B (zh) | 一种电化学去合金法在tc4钛合金表面制备多孔结构的工艺 | |
| CN113502524B (zh) | 一种医用钛合金表面生物压电抗菌涂层的制备方法 | |
| CN102039408A (zh) | 多孔钛表面制备具有生物活性陶瓷涂层的方法 | |
| CN108166039A (zh) | 一种两步阳极氧化制备二氧化钛纳米管的方法 | |
| CN106267342A (zh) | 一种牙科种植体及其制备方法 | |
| CN106676605A (zh) | 具有点阵结构多孔的纯钛或钛合金表面多孔生物活性陶瓷膜的制备方法及其应用 | |
| CN110338921B (zh) | 一种牙科种植体及其制备方法 | |
| CN112063888A (zh) | 一种超亲水多孔表面的钛合金的制备工艺 | |
| CN113416994A (zh) | 一种金属材料的表面改性方法 | |
| CN108815571B (zh) | 一种银修饰晶型二氧化钛纳米管层的制备方法 | |
| CN108070900B (zh) | 钛基纳米管表面原位形成六方片状磷灰石涂层的制备方法 | |
| CN101491692A (zh) | 一种钛酸钙纳米管阵列生物活性涂层的制备方法 | |
| CN101565824A (zh) | 紫外光照射提高钛及其合金表面生物活性的方法 | |
| CN105220202B (zh) | 一种钛基三维多孔二氧化钛氧化层的制备方法 | |
| 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 | |
| RU2448741C1 (ru) | Способ формирования наноструктурированного биосовместимого покрытия на имплантатах |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210921 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |