一种医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜工艺

摘要

本发明公开了一种医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜工艺，包括以下步骤：样品预处理→清洗→吹干→溶液配制→溶液除氧→循环动电位钝化→清洗→吹干。本发明提供的医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜工艺能明显地提高其耐腐蚀性和生物相容性能，能满足植介入生物材料特殊需求。此外，整体试验操作简单，常温进行，能明显降低企业成本，不污染环境。

说明书

技术领域

本发明属于表面工程技术和生物材料领域，尤其是一种医用级镍钛形状记忆合金 循环动电位成膜工艺。

背景技术

近等原子比镍钛形状记忆合金由于其良好的生物相容性、形状记忆特性、低弹性 模量、自扩张、自压缩以及自锁功能等独有特性，现已广泛应用于许多植介入物产品中，从 外科植入物、正畸丝到血管支架。研究表明，对于制造应用于心血管的小型医疗器械产品来 说，表面覆膜镍钛形状记忆合金是一种很有希望的材料。

镍钛形状记忆合金用于人体中，这就要求其表面特性以及耐腐蚀性能与人体环境 相适应。众所周知，镍钛形状记忆合金的耐腐蚀性能能够影响其生物相容性，而生物相容性 对于植入材料来说是必需的。文献研究表明，在模拟体液中，镍钛形状记忆合金对于局部腐 蚀呈现很差的耐腐蚀特性，这就导致大量Ni离子就会释放的人体中，而Ni离子具有毒性和 致癌作用。因此，有必要通过改变镍钛形状记忆合金表面提高其耐腐蚀性，进而阻止Ni离子 释放到人体血液中。

许多表面处理工艺已应用于镍钛形状记忆合金表面改性提高其耐腐蚀性能，例 如：电化学表面钝化、阳极氧化、等离子聚合、还原退火以及电化学抛光。然而，通过循环动 电位方式对镍钛形状记忆合金进行表面处理还未有相关报道。

发明内容

为了实现提高镍钛形状记忆合金循环动电位成膜提高其耐腐蚀性能和抗凝血性 能，本发明提供了一种医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜工艺，本发明是采用以下 技术方案来解决的：

一种医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜工艺，包括以下步骤：

样品预处理→清洗→吹干→溶液配制→溶液除氧→循环动电位钝化→清洗→吹 干。

优选的，所述样品预处理步骤包括用金相纸从280#～1200#逐级研磨抛光。

优选的，所述溶液配制步骤包括在37摄氏度水浴中用0.1M氢氧化钠将0.1M磷酸盐 缓冲液(PBS)pH值调至7.4。

优选的，所述溶液除氧步骤包括以200cm³/min的气流速度向电解池溶液中通氮气 至少30min。

优选的，所述循环动电位钝化步骤包括将样品置于除氧磷酸盐缓冲液，直到静止 电位的变化速率稳定在3mV/min以内，然后以1mV/s的扫描速率从-0.9V到+0.8V循环动电位 扫描100次。

有益效果：

本发明通过对循环电位、循环次数因素的分析，研究出医用级镍钛形状记忆合金 动电位成膜工艺，整体试验操作简单，常温进行，成本低，无污染，可以应用于生物医用领 域。

本发明通过循环动电位工艺使镍钛形状记忆合金样品在磷酸盐缓冲液(PBS)中发 生反应，在其表面形成一层氧化膜，以提高其耐腐蚀性和生物相容性能，进而阻止Ni离子释 放到人体血液中。

附图说明

图1为本发明所述的医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜前后的极化曲线。

图2为本发明所述的医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜循环电位击穿电位 曲线。

图3为本发明所述的医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜循环次数击穿电位 曲线。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 非仅仅局限于以下实施例。所属技术领域的普通技术人员根据本发明公开的内容，均可实 现本发明的目的。

1、一种医用级镍钛形状记忆合金循环动电位成膜工艺，包括以下步骤：

选用管状镍钛形状记忆合金，用线切割方法将镍钛形状记忆合金管加工成Φ 1.8mm×30mm的圆柱形试样。

样品预处理，将待处理的镍钛形状记忆合金用金相纸280#、600#、800#、1200#逐级 研磨抛光备用。

清洗，采用将研磨抛光好样品先后放到无水乙醇、蒸馏水中分别超声清洗5min。

吹干，采用吹风机用冷风将样品吹干。

溶液配制，将块状磷酸盐用去离子水稀释成0.1M磷酸盐缓冲液(PBS)，然后在37℃ 水浴中，用0.1M氢氧化钠溶液将磷酸盐缓冲液的pH值调至7.4。

溶液除氧，采用以200cm³/min的气流速度向电解池溶液中通氮气至少30min。

循环动电位钝化

先将样品置于除氧磷酸盐缓冲液，直到静止电位的变化速率稳定在3mV/min以内， 然后以1mV/s的扫描速率从-0.9V到一定阳极电位(E_lim)循环动电位扫描一定次数。

采用正交试验法，由于材料植入人体需要好的耐腐蚀性能，才能保证材料长期植 入，所以耐腐蚀性能作为试验指标。正交结果见表1.

得到最佳工艺为：阳极电位(E_lim)0.8V，循环动电位扫描次数为100次。循环动电位 扫描结束后从电解池中取出试样，即可获得一定厚度的钝化膜。

耐腐蚀性能采用AUTOLABPGSTAT128N型号电化学工作站测试，用磷酸盐缓冲液 (PBS)作为腐蚀介质，以镍钛形状记忆合金试样作为工作电极，甘汞电极作为参比电极，两 根石墨棒作为辅助电极，测量电位从开路电位(OCP)到1.4V，扫描速率为1mV/s，溶液温度为 37℃，pH值7.4。电位是热力学性质的物理量，反应腐蚀的倾向，从极化曲线图可以看出，循 环动电位钝化膜的击穿电位为0.668V，因此耐腐蚀性得到提高(图1)；循环动电位钝化膜的 耐腐蚀性能与阳极电位(E_lim)和循环动电位扫描次数由一定关系(图2、图3)。