[发明专利]在镁合金表面制备的羟基磷灰石超疏水膜层及方法与应用

说明书

本发明属于金属材料表面处理技术领域，公开了在镁合金表面制备的羟基磷灰石超疏水膜层及方法与应用。所述方法为(1)预处理：将镁合金进行表面预处理；(2)混合溶液的配制：采用乙醇和水将乙酸钙、磷酸二氢钠和脂肪酸配制成溶液，得到混合溶液；(3)将镁合金与混合溶液同时置于水热反应釜中，在100～230℃下反应1～3h，得到羟基磷灰石超疏水膜层。本发明在镁合金表面水热法一步制备羟基磷灰石超疏水膜层，该方法简单；超疏水表面羟基磷灰石分布均匀，能显著提高镁合金的耐腐蚀性能；该膜层用于医用镁合金领域。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，涉及一种在镁合金表面制备羟基磷灰石超疏水膜层的方法以及采用该方法制备得到的羟基磷灰石超疏水膜层和该膜层的应用。

背景技术

近年来，随着人们生活质量的提高，生物医疗器械的需求逐年增加。镁及其合金作为一种新型的生物可降解材料，由于其良好的组织相容性，无毒副作用，与人体骨骼相近的密度、弹性模量和良好的力学性能，受到了企业和研究者的广泛关注。然而，镁标准电极电位(-2.37V)较低，腐蚀速率过快。这会导致镁合金植入材料在组织尚未完全愈合前就已被严重腐蚀而失去支撑作用，进而影响机体生理功能。

针对镁合金耐腐蚀性能差的问题，科研工作者们展开了大量的研究，其中在镁合金表面制备一层耐腐蚀性能优异的防护膜层是最快捷和实用的方法。镁合金表面的防腐蚀膜层能有效防止基体镁合金的腐蚀，使其在材料植入人体的初期保持完整的几何结构和力学性能。在众多防腐蚀膜层中，羟基磷灰石膜层由于其优异的生物相容性和骨传导性而备受关注。例如专利号为ZL201410118521.7、名称为“一种直接制备含有羟基磷灰石的微弧氧化陶瓷膜的方法”的专利中公开了一种采用微弧氧化工艺制备羟基磷灰石膜层的方法。Dunne等(C.F.Dunne,G.K.Levy,O.Hakimi,E.Aghion,B.Twomey,K.T.Stanton.Corrosionbehaviour of biodegradable magnesium alloys with hydroxyapatite coatings[J].Surface&Coatings Technology,2016,289:37–44)采用爆炸喷涂技术在不同镁合金表面制备羟基磷灰石膜层，其耐腐蚀性能较未喷镀镁合金提高了1倍。虽然经表面羟基磷灰石处理后的镁合金耐腐蚀性能普遍升高，但由于表面致密性和钙磷膜层性能的影响，仍然不能满足生物医用植入材料对腐蚀性能的要求。

自然界中以荷叶为代表的超疏水表面由于不沾水、自清洁等众多独特的功能引起了广大学者的极大兴趣。在镁合金表面制备不沾水的超疏水表面能有效地阻碍水及水溶液在固体表面的润湿面积，使镁合金表面的腐蚀速率大大降低。因此在镁合金表面制备羟基磷灰石超疏水膜层能在获得羟基磷灰石高生物相容性的基础上，显著提高镁合金耐腐蚀性能，达到生物医用植入材料的腐蚀要求。

发明内容

为了解决现有技术中制备羟基磷灰石超疏水膜层制备工艺复杂和设备要求高的问题，同时为了提高镁合金耐腐蚀性能，本发明的首要目的在于提供一种在镁合金表面制备羟基磷灰石超疏水膜层的方法，该法为一步水热法。利用该方法对镁合金表面处理后，得到的镁合金具备超疏水性能，且耐腐蚀性能优异，可作为生物医用植入镁合金表面的处理技术。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备得到的羟基磷灰石超疏水膜层。

本发明的再一目的在于提供上述羟基磷灰石超疏水膜层的应用。所述羟基磷灰石超疏水膜层应用于医用镁合金。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种在镁合金表面制备羟基磷灰石超疏水膜层的方法，包括如下步骤：

(1)预处理：将镁合金进行表面预处理

(2)混合溶液的配制：采用乙醇和水将乙酸钙、磷酸二氢钠和脂肪酸配制成溶液，得到混合溶液；所述脂肪酸为硬脂酸或十四酸中的一种以上；