本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种钛合金表面微弧放电制备纳米仿生结构的方法。
背景技术：
表面纳米化有利于提高钛合金表面活性，改善其生物相容性。钛合金表面纳米化易形成仿生结构，其致密表面可抑制金属离子溶出、提高耐蚀性，而重构结构使表面硬度提高，加强了原表面的保护性，提高了耐磨性，因此如果将钛合金表面与骨接触的界面纳米化，将延缓假体松动的发生。中国专利文献CN201410187059.6公开了一种具有生物仿生多层结构界面的医用钛合金制备方法，中国专利文献CN201410007911.7公开了一种用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体及制备方法，上述两篇专利分别公开了一种钛合金表面涂层仿生结构的方法，但两者均工艺复杂，处理效率低，成本高，而且存在生物兼容性的问题。
因此，本领域技术人员旨在提供一种处理后钛合金件无变形，无需后处理，形成的纳米仿生结构生物兼容性强，能够有效解决钛合金与骨组织之间牢固结合、持久耐用问题，且降低成本的钛合金表面微弧放电制备纳米仿生结构的方法。
技术实现要素：
针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种钛合金表面微弧放电制备纳米仿生结构的方法，本发明处理后的钛合金件无变形，无需后处理，形成的纳米仿生结构生物兼容性强；同时能有效解决钛合金与骨组织之间牢固结合、持久耐用问题，降低了成本。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种钛合金表面微弧放电制备纳米仿生结构的方法，包括如下步骤：
S1、配制电解液：按质量分数计，将如下含量的各组分进行混合，硝酸盐40～50％，含氮化合物30～35％，卤化物10～15％，水10～15％，得到混合后的电解液；
S2、微弧放电制备纳米仿生结构：在室温下，将钛合金件放入配制的电解液中，以钛合金为阴极，石墨为阳极，在工作电压下，把钛合金件置入电解液中，处理5～10分钟，即在钛合金表面微弧放电制备纳米仿生结构。
优选的，所述的硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾。
优选的，所述的含氮化合物为尿素或甲酰胺。
优选的，所述的卤化物为氯化钠或氯化钾。
优选的，所述的水为蒸馏水或去离子水。
优选的，步骤S2中，工作电压为300V～600V。
本发明的有益效果在于：
1)、本发明钛合金微弧放电制备仿生结构的方法是以被处理钛合金为阴极，惰性材料为阳极，阴阳极之间施加一定的电压，使电解液与钛合金界面上产生电弧放电，实现钛合金表面的纳米仿生结构，经本发明电解液处理后的钛合金表面形成纳米仿生结构。
2)、本发明处理后钛合金件无变形，无需后处理，形成的纳米仿生结构生物相容性强，能有效解决医用钛合金与骨组织之间牢固结合、持久耐用问题；降低了成本，且该电解液适合几乎所有的钛合金表面微弧放电制备纳米仿生结构工艺。
附图说明
图1为本发明在钛合金表面制备所得的纳米仿生结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种钛合金表面微弧放电制备纳米仿生结构的方法，包括如下步骤：
S1、配制电解液：按质量分数计，将如下含量的各组分进行混合，硝酸盐40～50％，含氮化合物30～35％，卤化物10～15％，水10～15％，得到混合后的电解液；
S2、微弧放电制备纳米仿生结构：在室温下，将钛合金件放入配制的电解液中，以钛合金为阴极，石墨为阳极，在工作电压300V～600V下，把钛合金件置入电解液中，处理5～10分钟，即在钛合金表面微弧放电制备纳米仿生结构。
其中，所述的硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾，所述的含氮化合物为尿素或甲酰胺，所述的卤化物为氯化钠或氯化钾，所述的水为蒸馏水或去离子水。
根据上述方法步骤制备所得的纳米仿生结构如图1所示，该仿生结构具有生物相容性，能有效解决医用钛合金与骨组织之间牢固结合问题，实现有机无缝粘连。
实施例1
首先在一个1L槽中取2/3体积的蒸馏水，依次溶解3500g尿素和4000g硝酸钾，等槽中试剂全部溶解之后，将1500g氯化钠在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至1L，得到电解液；将纯钛件放入配制的电解液中，以纯钛件为阴极，石墨为阳极，电压升至300V后把钛合金件置入电解液中，处理10分钟，即可在钛合金表面微弧放电制备得到纳米仿生结构。
实施例2
首先在一个1L槽中取2/3体积的去离子水，依次溶解的3000g甲酰胺和5000g硝酸钠，等槽中试剂全部溶解之后，将1000g氯化钾在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至1L，得到电解液；将Ti-6Al-4V件放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以Ti-6Al-4V件为阴极，石墨为阳极，电压升至450V后把钛合金件置入电解液中，处理6分钟，即可在钛合金表面微弧放电制备得到纳米仿生结构。
实施例3
首先在一个1.5L槽中取2/3体积的蒸馏水，依次溶解3500g尿素和4000g硝酸钠，等槽中试剂全部溶解之后，将1000g氯化钠在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至1.5L，得到电解液；将Ti-15Mo件放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以Ti-15Mo件为阴极，石墨为阳极，电压升至600V后把钛合金件置入电解液中，处理5分钟，即可在钛合金表面微弧放电制备得到纳米仿生结构。
实施例4
首先在一个1.2L槽中取2/3体积的去离子水，依次溶解的3200g甲酰胺和4600g硝酸钠，等槽中试剂全部溶解之后，将1000g氯化钾在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至1.2L，得到电解液；将Ti-6Al-4V件放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以Ti-6Al-4V件为阴极，石墨为阳极，电压升至450V后把钛合金件置入电解液中，处理6分钟，即可在钛合金表面微弧放电制备得到纳米仿生结构。
实施例5
首先在一个1.2L槽中取2/3体积的去离子水，依次溶解的3200g甲酰胺和4200g硝酸钠，等槽中试剂全部溶解之后，将1400g氯化钾在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至1.2L，得到电解液；将Ti-15Mo件放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以Ti-15Mo件为阴极，石墨为阳极，电压升至600V后把钛合金件置入电解液中，处理5分钟，即可在钛合金表面微弧放电制备得到纳米仿生结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。