专利名称：一种钴铬合金薄膜材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种钴铬合金薄膜材料，该材料广泛应用于医疗器械领域；同时，本发明还涉及上述钴铬合金薄膜材料的制备方法。
背景技术：
钴铬合金是一种优异的生物相容性材料，广泛应用于医疗器械领域，其最早应用于移植治疗，作为人工关节使用。以钴铬合金为基体制备而成的血管内药物洗脱支架已经广泛应用于冠状动脉粥样硬化疾病的治疗，叫以316L不锈钢为基体的支架具有更好的生物相容性和血管支撑性；而由 于其组织致密，含镍量低，同时具有良好的金属光泽以及表面硬度，在牙科植入物中也具有广泛的应用。较传统的贵金属牙科植入物，以该种材料制备而成的钴铬合金烤瓷牙，其生产成本低廉，制备工艺简单，同时具有良好的抗腐蚀性能和高机械强度，使其在医疗器械植入市场上具有更大的优势。同时，由于钴铬合金中不含Ni元素或者Ni元素的含量极低,可以有效解决镍金属的过敏问题，同时在植入患者口内也不会出现合金变色现象。钴铬合金具有多种生产方法:例如直接电炉熔炼-精炼法、冷塑性变形、溅射成膜、双辊急冷法等。然而与上述制备技术相比，电铸法具有以下优点:电沉积层有独特的高密度和低孔隙；工艺上还可以通过对参数、溶液成分等条件进行改变，来控制材料的组成成分；有较高的生产率和很好的经济性，容易大量制备薄膜材料；所需设备投资相对较低。因此电铸法是制备薄钴铬合金薄膜材料最有前途的一种方法。目前，所公开的电铸钴铬合金的电沉积工艺还有很多不足之处，如金属离子浓度偏大，电解液性能不够稳定，抗氧化性能较低，电沉积层硬度高、韧性差。有鉴于此，实有必要设计一种避免镍的使用、节省成本、减轻三废治理负担的高生物相容性的医用钴铬合金薄膜材料。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种钴铬合金薄膜材料，以避免镍的使用，节省成本，减轻三废治理负担。本发明的另一目的在于提出上述钴铬合金薄膜材料的制备方法，可以制得高硬度，高生物相容性的均匀合金材料。本发明所述的一种钴铬合金薄膜材料，包括Co钴元素、Cr铬元素两种元素；其中，各元素的质量百分比为:Co:20% 30%，Cr:70% 80%。本发明所述的一种钴铬合金薄膜材料，其厚度范围在I 10 μ m。本发明所述的一种钴铬合金薄膜材料的制备方法，采用电铸方法，以硫酸盐体系作为电铸液，金属阴阳极置于电铸液中，并在阴极沉积钴铬合金；所述电铸液具体包括:220 260g/L的硫酸铬、60 100g/L的硫酸钴、40 50 g/L的硫酸铵。优选地，所述金属阴阳极的阴极板为430不锈钢板；所述金属阴阳极的阳极采用石墨。优选地，所述制备方法包括如下步骤:清洗步骤；活化步骤；清洗步骤；电铸步骤；回收清洗步骤；烘干步骤。优选地，所述电铸液包括如下添加剂:0.5 lml/L的稳定剂、0.5 lml/L的润湿剂、I 5ml/L的走位剂。优选地，所述制备方法的具体电铸工艺参数如下:pH值为8.0 9.0 ;温度为60 850C ;阴极电流密度值为I 3A/dm2 ;铸速为9 12 μ m/h。优选地，所述制备方法设有控制铸层均匀性的阳极挡板。在本发明的较佳实施例中，可得到铬含量在70% 80%的合金，避免镍的使用，节省成本，减轻三废治理负担。通过电铸工艺能够得到与骨骼合金烤瓷牙材料的物理性能相似的合金薄膜材料；本发明工艺制得的薄膜具有高硬度、高致密性和高生物相容性。同时，阴极材料的选择，有利于剥离；添加剂的选择，有利于保证高的材料质量(板面外观)；操作工艺的选择，有利于保证良好的板面外观，无麻点、针孔等缺陷；溶液配方，能保证较高的生产效率。本发明的附加优点将在下述具体实施方式
部分给出，具体优点将在下述实施方式中得到明显体现，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
图1为根据本发明一个实施例的钴铬合金薄膜材料制备方法的流程图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。本发明揭示一种钴铬合金薄膜材料，包括Co钴元素、Cr铬元素两种元素；其中，各元素的质量百分比为:Co:20%-30%，Cr:70%_80%。本发明同时揭示上述钴铬合金薄膜材料的制备方法，采用电铸方法，以硫酸盐体系作为电铸液，金属阴阳极置于电铸液中，并在阴极沉积钴铬合金。所述电铸液具体包括:220 260g/L的硫酸铬、60 100g/L的硫酸钴、40 50 g/L的硫酸铵。其中，钴元素和Cr元素以硫酸盐溶液的形式作 为电解质在电铸过程中阴极发生还原反应。优选地，所述电铸液包括如下添加剂:0.5 lml/L的稳定剂、0.5 lml/L的润湿剂、I 5ml/L的走位剂。所述制备方法的具体电铸工艺参数如下:pH值为8.0 9.0 ;温度为60 85°C ;阴极电流密度值为I 3A/dm2 ;铸速为9 12 μ m/h。在本发明的一个实施例中，优选地，所述金属阴阳极的阴极板为304不锈钢板；所述金属阴阳极的阳极采用石墨。在本发明的一个实施例中，所述制备方法包括如下步骤:清洗步骤；活化步骤；清洗步骤；电铸步骤；回收清洗步骤；烘干步骤。请参阅图1，具体地，所述制备方法具体包括如下步骤:
按照上述电铸液配方配制好所需的电铸钴铬溶液，将之循环搅拌均匀，加热到所需的温度。选取镜面光亮、表面无划痕的1.8mnT2.0mm厚的芯模，进行前处理工艺，包括化学除油、酸洗、喷砂、超声浸洗。电铸前，先进行活化处理，增加铸层与芯模间的结合力。控制好活化时间，使之既不容易脱落，也易剥离。电铸时，辅助条件包括能改善铸层均匀性的阳极挡板，用来减少针孔的震动和搅拌，减轻铸层边缘效应的循环时间和循环间隔时间以及流量的组合。调整好添加剂的比例和含量，使之表面质量良好(无针孔、麻点、铸层光亮)。控制好电铸参数，包括温度、pH、电流密度、Co2+/Cr3+的浓度比等，使得电铸出来的材料铸层的钴铬含量达到要求。此外，所述制备方法设有用于控制铸层均匀性的阳极挡板。起到控制材料厚度均匀行的作用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种钴铬合金薄膜材料，其特征在于，由Co钴元素、Cr铬元素组成；其中，各元素的质量百分比为:Co:20% 30%, Cr:70% 80%。
2.根据权利要求1所述的钴铬合金薄膜材料，其特征在于所述的钴铬合金薄膜材料的厚度为I 10um。
3.—种权利要求1所述的钴铬合金薄膜材料的制备方法，其特征在于，采用电铸方法，以硫酸盐体系作为电铸液，金属阴阳极置于电铸液中，并在阴极沉积钴铬合金； 所述电铸液具体包括:220 260g/L的铬酸酐、60 100g/L的硫酸钴、40 50 g/L的硫酸铵。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属阴阳极的阳极采用阳极石墨。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属阴阳极的阴极板为304、306,430不锈钢板中的一种。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述电铸液包括如下添加剂:0.5 lml/L的稳定剂、0.5 lml/L的润湿剂、I 5ml/L的走位剂。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤:清洗步骤；活化步骤；清洗步骤；电铸步骤；回收清洗步骤；烘干步骤。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体电铸工艺参数如下:PH值为8.0 9.0 ;温度为60 85°C ;阴极电流密度值为I 3A/dm2 ;铸速为9 12 μ m/h。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法设有控制铸层均匀性的阳极挡板。
10.根据权利要求9所述的阳极挡板，其特征在于设有可供溶液通过的开孔。
全文摘要
本发明公开了一种钴铬合金薄膜材料及其制备方法，钴铬合金薄膜材料包括钴Co元素、铬Cr元素两种元素；各元素的质量百分比为:Co:20~30%，Cr:70~80%，钴铬合金薄膜厚度为1~10μm。上述的钴铬合金薄膜材料的制备方法采用电铸方法，以硫酸盐体系作为电铸液，金属阴阳极置于电铸液中，并在阴极沉积钴铬合金；所述电铸液具体包括220～260g/L的铬酸酐、60～100g/L的硫酸钴、40～50g/L的硫酸铵。本发明可以制得高稳定性、高耐蚀性、良好生物相容性的均匀钴铬合金薄膜材料，在医疗产品方面具有广泛的应用前景。
文档编号C22C27/06GK103205618SQ20121001076
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者魏志凌, 高小平, 孙倩, 王峰 申请人:昆山允升吉光电科技有限公司