本發明屬于表面處理技術領域，具體涉及一種鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結構的方法。
背景技術：
表面納米化有利于提高鈦合金表面活性，改善其生物相容性。鈦合金表面納米化易形成仿生結構，其致密表面可抑制金屬離子溶出、提高耐蝕性，而重構結構使表面硬度提高，加強了原表面的保護性，提高了耐磨性，因此如果將鈦合金表面與骨接觸的界面納米化，將延緩假體松動的發生。中國專利文獻CN201410187059.6公開了一種具有生物仿生多層結構界面的醫用鈦合金制備方法，中國專利文獻CN201410007911.7公開了一種用于骨質疏松治療的再生活性人工種植體及制備方法，上述兩篇專利分別公開了一種鈦合金表面涂層仿生結構的方法，但兩者均工藝復雜，處理效率低，成本高，而且存在生物兼容性的問題。
因此，本領域技術人員旨在提供一種處理后鈦合金件無變形，無需后處理，形成的納米仿生結構生物兼容性強，能夠有效解決鈦合金與骨組織之間牢固結合、持久耐用問題，且降低成本的鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結構的方法。
技術實現要素：
針對上述現有技術中的不足，本發明提供了一種鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結構的方法，本發明處理后的鈦合金件無變形，無需后處理，形成的納米仿生結構生物兼容性強；同時能有效解決鈦合金與骨組織之間牢固結合、持久耐用問題，降低了成本。
為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：
一種鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結構的方法，包括如下步驟：
S1、配制電解液：按質量分數計，將如下含量的各組分進行混合，硝酸鹽40～50％，含氮化合物30～35％，鹵化物10～15％，水10～15％，得到混合后的電解液；
S2、微弧放電制備納米仿生結構：在室溫下，將鈦合金件放入配制的電解液中，以鈦合金為陰極，石墨為陽極，在工作電壓下，把鈦合金件置入電解液中，處理5～10分鐘，即在鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結構。
優選的，所述的硝酸鹽為硝酸鈉或硝酸鉀。
優選的，所述的含氮化合物為尿素或甲酰胺。
優選的，所述的鹵化物為氯化鈉或氯化鉀。
優選的，所述的水為蒸餾水或去離子水。
優選的，步驟S2中，工作電壓為300V～600V。
本發明的有益效果在于：
1)、本發明鈦合金微弧放電制備仿生結構的方法是以被處理鈦合金為陰極，惰性材料為陽極，陰陽極之間施加一定的電壓，使電解液與鈦合金界面上產生電弧放電，實現鈦合金表面的納米仿生結構，經本發明電解液處理后的鈦合金表面形成納米仿生結構。
2)、本發明處理后鈦合金件無變形，無需后處理，形成的納米仿生結構生物相容性強，能有效解決醫用鈦合金與骨組織之間牢固結合、持久耐用問題；降低了成本，且該電解液適合幾乎所有的鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結構工藝。
附圖說明
圖1為本發明在鈦合金表面制備所得的納米仿生結構。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
一種鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結構的方法，包括如下步驟：
S1、配制電解液：按質量分數計，將如下含量的各組分進行混合，硝酸鹽40～50％，含氮化合物30～35％，鹵化物10～15％，水10～15％，得到混合后的電解液；
S2、微弧放電制備納米仿生結構：在室溫下，將鈦合金件放入配制的電解液中，以鈦合金為陰極，石墨為陽極，在工作電壓300V～600V下，把鈦合金件置入電解液中，處理5～10分鐘，即在鈦合金表面微弧放電制備納米仿生結構。
其中，所述的硝酸鹽為硝酸鈉或硝酸鉀，所述的含氮化合物為尿素或甲酰胺，所述的鹵化物為氯化鈉或氯化鉀，所述的水為蒸餾水或去離子水。
根據上述方法步驟制備所得的納米仿生結構如圖1所示，該仿生結構具有生物相容性，能有效解決醫用鈦合金與骨組織之間牢固結合問題，實現有機無縫粘連。
實施例1
首先在一個1L槽中取2/3體積的蒸餾水，依次溶解3500g尿素和4000g硝酸鉀，等槽中試劑全部溶解之后，將1500g氯化鈉在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1L，得到電解液；將純鈦件放入配制的電解液中，以純鈦件為陰極，石墨為陽極，電壓升至300V后把鈦合金件置入電解液中，處理10分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結構。
實施例2
首先在一個1L槽中取2/3體積的去離子水，依次溶解的3000g甲酰胺和5000g硝酸鈉，等槽中試劑全部溶解之后，將1000g氯化鉀在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1L，得到電解液；將Ti-6Al-4V件放入配制的快速微弧滲氮溶液中，以Ti-6Al-4V件為陰極，石墨為陽極，電壓升至450V后把鈦合金件置入電解液中，處理6分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結構。
實施例3
首先在一個1.5L槽中取2/3體積的蒸餾水，依次溶解3500g尿素和4000g硝酸鈉，等槽中試劑全部溶解之后，將1000g氯化鈉在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1.5L，得到電解液；將Ti-15Mo件放入配制的快速微弧滲氮溶液中，以Ti-15Mo件為陰極，石墨為陽極，電壓升至600V后把鈦合金件置入電解液中，處理5分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結構。
實施例4
首先在一個1.2L槽中取2/3體積的去離子水，依次溶解的3200g甲酰胺和4600g硝酸鈉，等槽中試劑全部溶解之后，將1000g氯化鉀在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1.2L，得到電解液；將Ti-6Al-4V件放入配制的快速微弧滲氮溶液中，以Ti-6Al-4V件為陰極，石墨為陽極，電壓升至450V后把鈦合金件置入電解液中，處理6分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結構。
實施例5
首先在一個1.2L槽中取2/3體積的去離子水，依次溶解的3200g甲酰胺和4200g硝酸鈉，等槽中試劑全部溶解之后，將1400g氯化鉀在快速攪拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后加水至1.2L，得到電解液；將Ti-15Mo件放入配制的快速微弧滲氮溶液中，以Ti-15Mo件為陰極，石墨為陽極，電壓升至600V后把鈦合金件置入電解液中，處理5分鐘，即可在鈦合金表面微弧放電制備得到納米仿生結構。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。