一種利用pH值調(diào)控純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜物相的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種利用pH值調(diào)控純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜物相的方法，包括步驟為配制各組分濃度為Zn(H2PO4)2·2H2O?22-30g/L，Ca(NO3)2·4H2O?8-14g/L以及NaNO2?1.5-2g/L的化學(xué)轉(zhuǎn)化液，用磷酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值至2.50-4.50，將經(jīng)過(guò)酸蝕和表面調(diào)整的純鈦樣本浸泡于上述化學(xué)轉(zhuǎn)化液中轉(zhuǎn)化15-45min，得到純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜。利用本發(fā)明專利技術(shù)的通過(guò)改變化學(xué)轉(zhuǎn)化液pH值來(lái)調(diào)控純鈦表面鋅鈣鹽轉(zhuǎn)化的方法，可分別得到磷酸鋅相(Zn3(PO4)2·4H2O)轉(zhuǎn)化膜和磷酸鋅鈣相(CaZn2(PO4)2·2H2O)轉(zhuǎn)化膜，膜層均勻致密，結(jié)構(gòu)組織圖案化，制備工藝簡(jiǎn)單，不需要改變化學(xué)轉(zhuǎn)化液配方，節(jié)約了資源，可實(shí)現(xiàn)純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜結(jié)構(gòu)和物相的雙重可控制備，對(duì)于金屬表面改性技術(shù)領(lǐng)域具有重要科研價(jià)值，對(duì)于拓寬鈦的臨床應(yīng)用也具有重要意義。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及，屬于生物醫(yī)用金屬材料表面改性

技術(shù)介紹
在醫(yī)用純鈦表面制備一層結(jié)構(gòu)和成分易于調(diào)控、成骨能力強(qiáng)的表面改性層對(duì)于提高鈦植入體的長(zhǎng)期臨床療效具有重要科學(xué)意義和使用價(jià)值。磷酸鈣鹽化學(xué)成分與骨組織相近，具有良好的生物活性和生物相容性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常作為骨替代材料，也被廣泛研究用于金屬表面改性。但是研究證明，單純的磷酸鈣鹽在刺激骨形成和抑制骨吸收方面作用甚微。人體內(nèi)微量元素鋅能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和礦化，其緩慢釋放能夠促進(jìn)骨的形成和加快患者康復(fù)。已有研究者制備了摻鋅β-磷酸三鈣和含鋅α-磷酸三鈣(Zn-TCP)以及含鋅羥基磷灰石(Zn-HA)等材料，并證明了其中鋅元素對(duì)成骨的貢獻(xiàn)。化學(xué)轉(zhuǎn)化是一種操作簡(jiǎn)單、成膜速度快且能夠適應(yīng)各種基體形狀的金屬表面成膜方法。因此，利用化學(xué)轉(zhuǎn)化法在鈦表面制備一層可調(diào)節(jié)控制鋅、鈣元素分布的膜層，不但對(duì)于金屬表面改性
具有重要科研價(jià)值，對(duì)于拓寬鈦的臨床應(yīng)用也具有重要意義。通過(guò)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料的查閱和研究發(fā)現(xiàn)，在純鈦表面應(yīng)用化學(xué)轉(zhuǎn)化制備膜層的研究并不多，其中，專利CN103952745A公開(kāi)了一種在鈦表面制備磷酸鋅轉(zhuǎn)化膜的方法，專利CN104947097A公開(kāi)了一種純鈦表面磷酸氫鈣微納米纖維轉(zhuǎn)化膜的制備方法。二者分別在純鈦表面形成了鋅鹽和鈣鹽轉(zhuǎn)化膜，但是對(duì)于制備同時(shí)含鋅、鈣元素的轉(zhuǎn)化膜沒(méi)有提及。其他關(guān)于金屬表面化學(xué)轉(zhuǎn)化物相的研究，也僅限于利用改變轉(zhuǎn)化液配方來(lái)決定最終成膜物相和利用PH值改變膜層微觀形貌，而對(duì)于利用pH值來(lái)調(diào)控成膜物相方面，目前沒(méi)有檢索到國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供，在純鈦表面能夠分別制備磷酸鋅相(Zn3(PO4)2.4H20)轉(zhuǎn)化膜、磷酸鋅鈣相(CaZn2(PO4)2.2H20)轉(zhuǎn)化膜以及同時(shí)包含以上二相的復(fù)合膜，膜層皆均勻致密，具有多尺度結(jié)構(gòu)組織特征，制備方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，轉(zhuǎn)化率高，對(duì)于金屬表面改性
具有重要科研價(jià)值，對(duì)于拓寬鈦的臨床應(yīng)用也具有重要意義。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案:—種利用pH值調(diào)控純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜物相的方法，通過(guò)調(diào)節(jié)鋅鈣化學(xué)轉(zhuǎn)化液pH值的大小來(lái)調(diào)節(jié)純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜物相的種類。—種利用pH值調(diào)控純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜物相的方法，包括以下步驟:(I)配制:各組分濃度為Zn(H2PO4)2.2H20 22-30g/L,Ca(NO3)2.4H20 8_14g/L以及NaNO2 1.5-2g/L的化學(xué)轉(zhuǎn)化液；選用Ca(NO3)2的優(yōu)點(diǎn):硝酸根可在轉(zhuǎn)化液中作為氧化性促進(jìn)劑，縮短轉(zhuǎn)化處理時(shí)間。選用NaNO2的優(yōu)點(diǎn)=NaNO2可催化硝酸根生成亞硝酸鹽，并且不引入別的雜質(zhì)相。(2)調(diào)節(jié)上述化學(xué)轉(zhuǎn)化液pH值至2.50-4.50 ；(3)將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的純鈦基體置于步驟(2)所得化學(xué)轉(zhuǎn)化液中處理后(優(yōu)選:化學(xué)轉(zhuǎn)化處理15-45min)得到純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜。優(yōu)選:預(yù)處理為:25°C下，用2wt.%的HF溶液處理純鈦基體15s，然后用去離子水沖洗數(shù)次，放入膠體鈦溶液中表面調(diào)整30s。優(yōu)選，步驟⑵中，用H3PO4或NaOH溶液調(diào)節(jié)化學(xué)轉(zhuǎn)化液pH值至2.50-3.25,根據(jù)此pH值范圍將調(diào)控純鈦表面磷酸鋅相(Zn3(PO4)2.4Η20)化學(xué)轉(zhuǎn)化。優(yōu)選，步驟⑵中，用H3PO4或NaOH溶液調(diào)節(jié)化學(xué)轉(zhuǎn)化液pH值至3.50-4.50，根據(jù)此pH值范圍將調(diào)控純鈦表面磷酸鋅鈣相(CaZn2(PO4)2.2H20)化學(xué)轉(zhuǎn)化。上述方法制備的純鈦表面磷酸鋅轉(zhuǎn)化膜和磷酸鋅鈣轉(zhuǎn)化膜。上述方法在鈦表面制備可調(diào)節(jié)控制鋅、鈣元素分布的膜層的應(yīng)用。本專利技術(shù)的有益效果是:本專利技術(shù)從熱力學(xué)和晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)原理出發(fā)，研究鋅、鈣鹽在化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的不同沉積狀態(tài)，通過(guò)大量基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析得到一種僅通過(guò)改變轉(zhuǎn)化液PH值即可達(dá)到調(diào)控純鈦表面鋅、鈣轉(zhuǎn)化膜物相的方法。相比通過(guò)改變化學(xué)轉(zhuǎn)化液配方來(lái)調(diào)節(jié)成膜物相的方法，本專利技術(shù)涉及的方法工藝更為簡(jiǎn)單，成本低廉，轉(zhuǎn)化效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)膜層表面物相和結(jié)構(gòu)的可控制備。通過(guò)調(diào)節(jié)化學(xué)轉(zhuǎn)化液的pH值即可實(shí)現(xiàn)純鈦表面磷酸鋅轉(zhuǎn)化和磷酸鋅鈣轉(zhuǎn)化，不需要改變化學(xué)轉(zhuǎn)化液配方，節(jié)約了資源，而且可實(shí)現(xiàn)純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜結(jié)構(gòu)和物相的雙重可控制備，對(duì)于金屬表面改性
具有重要科研價(jià)值，對(duì)于拓寬鈦的臨床應(yīng)用也具有重要意義。【附圖說(shuō)明】圖1為本專利技術(shù)制備的不同pH值條件下的純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜的X射線衍射圖；圖2為本專利技術(shù)制備的純鈦表面磷酸鋅轉(zhuǎn)化膜的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖像；圖3為本專利技術(shù)制備的純鈦表面磷酸鋅鈣轉(zhuǎn)化膜的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖像。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例所記載的，其具體步驟如下:(1)配制:各組分濃度為211(!12?04)2*2!120 30g/L,Ca(NO3)2.4H20 12g/L以及NaNO22g/L的化學(xué)轉(zhuǎn)化液。(2)用H3P04或NaOH溶液調(diào)節(jié)上述化學(xué)轉(zhuǎn)化液pH值至2.75。(3)25°C下，用2wt.%的HF溶液處理打磨好的純鈦基體15s，然后用去離子水沖洗數(shù)次，放入膠體鈦溶液中表面調(diào)整30s ；(4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的純鈦基體迅速置于步驟(2)所得化學(xué)轉(zhuǎn)化液中，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理30min。(5)將步驟(4)所得產(chǎn)物洗滌，干燥，得到純鈦表面磷酸鋅轉(zhuǎn)化膜。實(shí)施例2本實(shí)施例所記載的，其具體步驟如下:(I)配制:各組分濃度為Ζη(Η2Ρθ4)2.2H20 22g/L,Ca(NO3)2.4H20 8g/L以及NaNO21.5g/L的化學(xué)轉(zhuǎn)化液。(2)用H3PO4或NaOH溶液調(diào)節(jié)上述化學(xué)轉(zhuǎn)化液pH值至3.50。(3) 25°C下，用2wt.%的HF溶液處理打磨好的純鈦基體15s，然后用去離子水沖洗數(shù)次，放入膠體鈦溶液中表面調(diào)整30s ；(4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的純鈦基體迅速置于步驟(2)所得化學(xué)轉(zhuǎn)化液中，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理30min。(5)將步驟(4)所得產(chǎn)物洗滌，干燥，得到純鈦表面磷酸鋅和磷酸鋅鈣復(fù)合相轉(zhuǎn)化膜。實(shí)施例3本實(shí)施例所記載的，其具體步驟如下: (1)配制:各組分濃度為211(!12?04)2*2!120 26g/L,Ca(NO3)2.4H20 10g/L以及NaNO22g/L的化學(xué)轉(zhuǎn)化液。(2)用H3PO4或NaOH溶液調(diào)節(jié)上述化學(xué)轉(zhuǎn)化液pH值至4.50。(3)25°C下，用2wt.%的HF溶液處理打磨好的純鈦基體15s，然后用去離子水沖洗數(shù)次，放入膠體鈦溶液中表面調(diào)整30s ；(4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的純鈦基體迅速置于步驟(2)所得化學(xué)轉(zhuǎn)化液中，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理30min。(5)將步驟(4)所得產(chǎn)物洗滌，干燥，得到純鈦表面磷酸鋅鈣轉(zhuǎn)化膜。如圖1描述了在不同pH值條件下的化學(xué)轉(zhuǎn)化液中制備的純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜的X射線衍射圖譜，其中圖1a為pH = 2.50、2.75、3.00、3.25時(shí)制備的轉(zhuǎn)化膜的X射線衍射譜，圖1b為pH= 3.50、3.75、4.00、4.25時(shí)制備的轉(zhuǎn)化膜的X射線衍射譜。由譜圖分析可知，根據(jù)pH值的改變，可調(diào)控純鈦表面不同鋅鈣磷酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化，即在pH值在2.50-3.25范圍內(nèi)，得到純鈦表面物相主要為磷酸鋅相(Hopeite，Zn3(P04)2.4出0)轉(zhuǎn)化膜(如圖1a所示)，口田直在3.50-4.25范圍內(nèi)，得到純鈦表面本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用pH值調(diào)控純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜物相的方法，其特征是：通過(guò)調(diào)節(jié)鋅鈣化學(xué)轉(zhuǎn)化液pH值的大小來(lái)調(diào)節(jié)純鈦表面鋅鈣轉(zhuǎn)化膜物相的種類。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂宇鵬，劉冰，肖桂勇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37