[发明专利]一种采用羟基磷灰石复合涂层对镁合金进行表面改性的方法

说明书

本发明公开了一种采用羟基磷灰石复合涂层对镁合金进行表面改性的方法，通过在去除氧化层的镁合金表面沉积羟基磷灰石，再用多巴胺改性的羟基磷灰石在表面形成具有良好界面粘接性能的羟基磷灰石复合涂层，改善镁合金的耐蚀性和组织相容性。

技术领域

本发明涉及镁合金表面改性技术领域，具体涉及一种采用羟基磷灰石复合涂层对镁合金进行表面改性的方法。

背景技术

镁合金密度和杨氏模量与人体骨骼最为接近，而且镁是人体必需的矿物质，在新陈代谢过程中起着重要作用，其降解产物对人体无毒，可通过体液排出体外。因此，医学界公认镁及其合金在可降解生物医用材料领域具有很好的应用前景。但是镁合金在人体生理环境中腐蚀降解速率过快、骨诱导性差，难以与组织愈合速度匹配，因此，对镁合金进行表面改性，提高其耐腐蚀性和生物相容性成为研究的热点。

羟基磷灰石是人体骨骼和牙齿的主要组成成分，具有良好的骨传导性与骨诱导性及生物相容性，成为良好的人工骨替代材料，但是单纯的羟基磷灰石支架脆性大、力学稳定性差。鉴于镁合金和羟基磷灰石上述特性，现有技术在镁合金表面负载羟基磷灰石，以兼顾镁合金的力学性能和羟基磷灰石的生物相容性。但是未经改性的羟基磷灰石易团聚，改性后的羟基磷灰石可能会影响其生物学特性，或者改性方法复杂，不适合大规模应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种采用羟基磷灰石复合涂层对镁合金进行表面改性的方法。通过在去除氧化层的镁合金表面沉积羟基磷灰石，再用多巴胺改性的羟基磷灰石在表面形成具有良好界面粘接性能的羟基磷灰石复合涂层，改善镁合金的耐蚀性和组织相容性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用羟基磷灰石复合涂层对镁合金进行表面改性的方法，包括步骤：

S1、制备聚多巴胺改性的羟基磷灰石分散液：

S1-1、配置0.5～1mol/L的硝酸钙溶液、0.2～0.3mol/L的磷酸二氢钠溶液、0.3～0.4mol/L的磷酸氢二钠溶液，将磷酸二氢钠溶液和磷酸氢二钠溶液等体积混合，缓慢加入与所得混合液体积相等的硝酸钙溶液中，在120～130℃水浴反应4h，然后降至室温，静置10h后过滤，洗涤，得到羟基磷灰石；

S1-2、将步骤S1-1的羟基磷灰石悬浮分散于水中，加入25～40mg/ml的多巴胺，调节pH为9，遮光搅拌30h，然后离心，洗涤，得到聚多巴胺改性的羟基磷灰石；

S1-3、将步骤S1-2的聚多巴胺改性的羟基磷灰石分散于去离子水中，得到聚多巴胺改性的羟基磷灰石分散液；

S2、称取硝酸钙、磷酸氢二铵和硝酸钠溶于去离子水中，使硝酸钙浓度为0.02～0.04mol/L，磷酸氢二铵浓度为0.01～0.025mol/L，硝酸钠浓度为0.15mol/L，得到电解液；

S3、对镁合金表面依次进行打磨和抛光处理，以处理后的镁合金为阳极，铂为阴极，浸入步骤S2制得的电解液中，调节沉积电压为3～5V，温度100～110℃，沉积40～50min，然后用去离子水洗净，干燥；

S4、将经步骤S3处理后的铝合金浸入所制得的聚多巴胺改性的羟基磷灰石分散液中，在100～120℃保温0.5～1h，然后取出，用蒸馏水洗净表面并干燥，再次浸入所述聚多巴胺改性的羟基磷灰石分散液中，如此重复2～3次，在镁合金表面形成羟基磷灰石复合涂层。

优选的，所述步骤S1-3中，聚多巴胺改性的羟基磷灰石在去离子水中的分散方式为超声分散。

本发明的有益效果：

(1)通过对镁合金表面进行打磨和抛光处理，去除氧化层，然后电沉积羟基磷灰石，在镁合金表面形成致密的羟基磷灰石层，提高镁合金的防腐蚀性能，并增加与聚多巴胺改性的羟基磷灰石的界面结合力。