一种钛金属植入材料表面改性处理方法

1.本发明涉及金属材料表面改性技术领域，具体为一种钛金属植入材料表面改性处理方法。


背景技术：

2.钛金属因其良好的生物相容性、力学性能及耐腐蚀性能等优点，被广泛用于骨科及口腔外科，尤其作为牙种植体有巨大的市场需求。随着临床应用的日益广泛，如何通过对钛金属表面进行合适的改性，有利于细胞组织，尤其是成骨类细胞在其表面的附着生长，促进其骨整合效能，是当前提高钛金属材料临床应用效率的研究热点。目前，临床应用的钛金属材料表面改性主要是利用表面喷砂、表面离子注入、等离子喷涂、阳极氧化、微弧氧化等方法。这些改性方法大多通过增加钛金属表面氧化程度，使钛金属表面形成一层氧化钛层，或者增加了表面的粗糙度而增强细胞在其表面的黏附、增殖和分化行为，最终实现较高的骨整合效能。
3.目前，在对钛金属进行表面改性时，由于钛金属本身长期放置其表面会形成各种氧化层，其中不仅仅有钛金属的氧化层，其他附着在钛金属表面的金属元素也会氧化附着在钛金属表面，其余金属元素的氧化层附着在钛金属外部容易与患者身体产生排斥，影响钛金属件在医疗上的正常使用。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述和/或现有钛金属表面改性处理中存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明的目的是提供一种钛金属植入材料表面改性处理方法，对清洁后的钛金属表面进行喷砂处理，除去钛金属表面原有的氧化层，得到纯净的钛金属件，然后将钛金属置于氧化溶液中进行表面的第一步氧化，第一步氧化完成之后，通电进行阳极氧化，使钛阳极二次氧化,保障氧化层完全包覆，之后通过热处理得到结构稳固的钛金属，避免因钛金属表面还有其他杂质影响产品质量，采用二次氧化和热处理的方式保障钛金属的结构稳定性。为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
7.一种钛金属植入材料表面改性处理方法，包括以下步骤：
8.步骤一：表面清洁处理，对钛金属表面进行超声波清洗，除去钛金属表面的污渍，然后对清洗后的钛金属进行表面抛光，保证钛金属表面光洁，抛光之后再次进行超声波清洗，除去抛光过程中产生的碎屑；
9.步骤二：表面除杂处理，利用喷砂的方式除去钛金属表面的氧化杂质，得到纯净的钛金属，之后对纯净的钛金属进行清洗，除去喷砂过程中残留的杂质；
10.步骤三：金属表面氧化，将纯净的钛金属置于混合的氧化性溶液中，反应时间20-60分钟，使钛金属表面氧化得到氧化钛层，再次进行阳极氧化，在氧化性介质中，外加电压，使钛阳极二次氧化,保障氧化层完全包覆；
11.步骤四：热处理增强，在惰性环境下对氧化后的钛金属进行恒温热处理，热处理温度保持在150-300摄氏度，得到结构稳固的钛金属；
12.步骤五：结束清洁，对得到的钛金属表面再次进行抛光，抛光注意对氧化层进行保护，抛光之后对钛金属表面进行清洁，完成钛金属的表面改性处理。
13.作为本发明所述的一种钛金属植入材料表面改性处理方法的一种优选方案，其中：所述步骤一中，超声波清洗采用去离子水作为清洗液，清洗时，去离子水没过钛金属。
14.作为本发明所述的一种钛金属植入材料表面改性处理方法的一种优选方案，其中：所述步骤一中，抛光采用砂纸进行抛光，抛光过程在低温的惰性环境下进行，避免抛光产生的热量使钛金属表面氧化。
15.作为本发明所述的一种钛金属植入材料表面改性处理方法的一种优选方案，其中：所述步骤二中，需要除去钛金属表面所有氧化物和烧结层，只保留单纯的钛金属。
16.作为本发明所述的一种钛金属植入材料表面改性处理方法的一种优选方案，其中：所述步骤三中，阳极氧化的电解液采用h2s04、h3po4和有机酸水溶液。
17.作为本发明所述的一种钛金属植入材料表面改性处理方法的一种优选方案，其中：所述步骤三中，混合的氧化性溶液包括多肽溶液混合液、交联剂溶液和成骨细胞溶液。
18.作为本发明所述的一种钛金属植入材料表面改性处理方法的一种优选方案，其中：所述步骤四中，钛金属在惰性环境中静置放凉后取出。
19.作为本发明所述的一种钛金属植入材料表面改性处理方法的一种优选方案，其中：所述步骤五中，抛光后的钛金属采用去离子水冲洗进行清洁。
20.与现有技术相比：本发明对清洁后的钛金属表面进行喷砂处理，除去钛金属表面原有的氧化层，得到纯净的钛金属件，然后将钛金属置于氧化溶液中进行表面的第一步氧化，第一步氧化完成之后，通电进行阳极氧化，使钛阳极二次氧化,保障氧化层完全包覆，之后通过热处理得到结构稳固的钛金属，避免因钛金属表面还有其他杂质影响产品质量，采用二次氧化和热处理的方式保障钛金属的结构稳定性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
22.图1为本发明步骤流程结构示意图。
具体实施方式
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以
采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
25.其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
27.本发明提供一种钛金属植入材料表面改性处理方法，对清洁后的钛金属表面进行喷砂处理，除去钛金属表面原有的氧化层，得到纯净的钛金属件，然后将钛金属置于氧化溶液中进行表面的第一步氧化，第一步氧化完成之后，通电进行阳极氧化，使钛阳极二次氧化,保障氧化层完全包覆，之后通过热处理得到结构稳固的钛金属，避免因钛金属表面还有其他杂质影响产品质量，采用二次氧化和热处理的方式保障钛金属的结构稳定性，请参阅图1，包括以下步骤：
28.步骤一：表面清洁处理，对钛金属表面进行超声波清洗，除去钛金属表面的污渍，然后对清洗后的钛金属进行表面抛光，保证钛金属表面光洁，抛光之后再次进行超声波清洗，除去抛光过程中产生的碎屑，超声波清洗利用超声波的化学清洗剂与空化作用结合，对钛金属进行清洗，靠清洗剂化学作用对污物进行渗透，溶解，然后在通过超声波空化作用的产生的冲击力将钛金属表面的污物层剥离，对之进行搅拌、分散、乳化并防止已脱离钛金属表面的污物重新附着在钛金属上，钛金属表面抛光是为了保持钛金属表面光洁，使钛金属表面充分暴露，方便后续进行处理。
29.步骤二：表面除杂处理，利用喷砂的方式除去钛金属表面的氧化杂质，得到纯净的钛金属，之后对纯净的钛金属进行清洗，除去喷砂过程中残留的杂质，钛金属本身长期放置其表面会形成各种氧化层，其中不仅仅有钛金属的氧化层，其他附着在钛金属表面的金属元素也会氧化附着在钛金属表面，使得钛金属表面原有的氧化层结构复杂，不够纯粹，其余金属元素的氧化层附着在钛金属外部不仅影响钛金属本身的特性，还容易与患者身体产生排斥，影响钛金属件在医疗上的正常使用，因此，在这一步将钛金属表面的氧化层全部除去，只保留纯净的钛金属。
30.步骤三：金属表面氧化，将纯净的钛金属置于混合的氧化性溶液中，反应时间20-60分钟，使钛金属表面氧化得到氧化钛层，再次进行阳极氧化，在氧化性介质中，外加电压，使钛阳极二次氧化,保障氧化层完全包覆，纯净的钛金属在混合的氧化性溶液进行第一次氧化，使的钛金属表面得到第一层氧化层，由于钛金属在溶液中自然氧化，因此钛金属与氧化溶液之间反应产生的氧化层不够均匀，无法保障氧化层完全覆盖在钛金属表面，因此采用阳极氧化的方式对钛金属表面进行二次氧化，加固氧化层的同时，保障氧化层完全覆盖在钛金属外部。
31.步骤四：热处理增强，在惰性环境下对氧化后的钛金属进行恒温热处理，热处理温度保持在150-300摄氏度，得到结构稳固的钛金属，通过热处理的方式使钛金属与氧化层之间的结构更加稳固，在惰性环境下进行热处理，避免钛金属在热处理时发生反应。
32.步骤五：结束清洁，对得到的钛金属表面再次进行抛光，抛光注意对氧化层进行保护，抛光之后对钛金属表面进行清洁，完成钛金属的表面改性处理。
33.步骤一中，超声波清洗采用去离子水作为清洗液，清洗时，去离子水没过钛金属，通过超声波的清洗除去钛金属表面和缝隙的污渍，保障钛金属完全被清洗到。
34.步骤一中，抛光采用砂纸进行抛光，抛光过程在低温的惰性环境下进行，避免抛光产生的热量使钛金属表面氧化。
35.步骤二中，需要除去钛金属表面所有氧化物和烧结层，只保留单纯的钛金属。
36.步骤三中，阳极氧化的电解液采用h2s04、h3po4和有机酸水溶液。
37.步骤三中，混合的氧化性溶液包括多肽溶液混合液、交联剂溶液和成骨细胞溶液。
38.步骤四中，钛金属在惰性环境中静置放凉后取出。
39.步骤五中，抛光后的钛金属采用去离子水冲洗进行清洁。
40.虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。