[发明专利]一种生物多孔镁表面生长锌合金镀层的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物多孔镁表面生长锌合金镀层的制备方法，其特征在于：首先将多孔镁试样进行清洗以及氟化处理，烘干后备用；将镀覆金属装入一端封口的陶瓷管或石英玻璃管中，将经过表面处理的多孔镁样品置于另一端开口位置，开口处采用压制成型的石墨片封堵；将陶瓷管整体水平放入真空管式电阻炉中，抽真空至10^‑2Pa以上，充入氩气，气流方向与陶瓷管封口端‑开口端方向保持一致，流速设置为60‑200sccm/min；快速升温至600℃，保温30~120min，然后随炉冷却，即可。

技术领域

本发明涉及多孔材料表面金属层镀覆生长工艺领域，确切地说是一种生物多孔镁表面生长锌合金镀层的制备方法。

背景技术

多孔镁是一种在金属基体内分布着许多孔洞的材料，与对应的实体金属相比，具有密度小、比表面积大、能量吸收率好等特点，是一种结构与功能一体化的新型材料。作为结构材料，它具有轻质和高强的特点；作为功能材料，同时具有吸声、隔热、防震、耐冲击、高阻尼、电磁屏蔽等特性，在很多领域具有广泛的应用前景。比如它可用于飞船的起落架、减震器、缓冲器、过滤器、消音器，以及多孔金属电极、信号舱等。

此外，金属镁或镁合金具有良好的生物相容性、可降解特性，以及与人体匹配的力学性能，同时，近年来随着表面防护技术的发展，镁及镁合金材料在生物医学领域越来越展现出巨大的应用潜力。目前，镁合金心血管支架、骨钉等产品已进入临床试验阶段，其优势越来越明显：对于开孔结构的多孔镁材料来说，其一，多孔镁植入人体后，可以使新骨组织在其内部生长、体液在其内部传输；其二，镁本身在生物体内逐渐降解，可由新的骨组织逐渐替代原有植入体，使人骨最终生长完整；其三，可以通过控制多孔镁的孔隙率，使其强度和杨氏模量满足自然骨的力学要求，从而避免应力遮挡效应。因此，多孔镁作为骨组织工程支架材料，在生物仿生领域具有巨大的应用潜力和发展前景。

然而，镁或镁合金在流动体液环境中，降解速度仍较快，难以满足仿生材料维持力学支撑、实现骨组织再生的服役寿命要求，且镁多孔后，其表面积增大，降解速度加快，使用寿命不足。

因此，通过表面改性处理的方法，获得可控降解涂层，实现多孔镁材料降解与骨组织生长过程同步，是亟需解决的重大难题。

目前，常用的金属镁表面处理或者防护的的方法主要有以下几种：

1、化学转化膜

化学转化膜是通过浸渍、喷淋或者涂刷，使金属镁或镁合金表面与处理液相接触，并发生化学反应，生成一层保护性钝化膜。常用的镁合金化学转化膜可分为铬系无机盐转化膜、非铬系无机盐转化膜和非铬系有机转化膜。其中，铬系无机盐转化膜是以铬酸和重铬酸为主要成分的溶液化学处理工艺。目前，相关工艺已比较成熟，但重铬离子具有强烈致癌性，已逐渐被其他非铬系处理工艺所取代。非铬系现主要以磷酸盐转化膜为主，但其化学转化膜一般较薄，且质脆多孔，一般作为装饰及中间防护层，不宜作为长期防腐和耐磨保护层，难以满足多孔镁长期服役的要求。

2、阳极氧化

（1）普通阳极氧化

在外加电压的作用下，将镁合金试件作为阳极，用不锈钢、石墨或金属电解槽壁作为阴极，在一定温度的电解液中，通过试件与处理液之间的电化学反应，在试件表面形成保护性膜层的表面处理技术。 对比化学转化膜，阳极氧化膜膜层较厚，耐磨性相对较好。常用的处理液包括含铬的有毒化合物的处理液（如Dow17和Cr22工艺），以及以高锰酸盐、可溶性硅酸盐、硼酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氢氧化物和氟化物为主的无毒阳极氧化。

阳极氧化是镁合金最常用的一种表面处理方法，但工艺比较复杂，对工件表面及尺寸外形要求较高，尤其针对多孔镁样品，电场分布不均匀，难以获得结构均匀一致的氧化膜，且制备的膜层也较薄。

（2）微弧氧化