一种生物可降解铁合金表面钼涂层及其制备方法

：本发明涉及生物可降解金属涂层材料制备领域，具体涉及一种生物可降解铁合金表面钼涂层及其制备方法。

背景技术

0、背景技术：

1、生物可降解铁合金(如：fe-mn-c系合金)作为可降解血管支架材料，具有明显优异的机械性能优势，在医学领域引起广泛的关注。目前，大量的研究表明，铁合金前期降解速率过快。鉴于可降解铁合金固有的腐蚀行为，其植入前期降解速率过快，导致大量腐蚀产物溶出引起的毒性问题。因此探究新方法解决铁合金作为可降解材料的植入初期生物相容性问题具有重要意义。

2、近年来，铁合金的生物相容性的成为研究的焦点。铁基合金在腐蚀过程中会释放降解产物，如铁离子、铁的氧化物和锰离子等。这些降解产物会降低细胞活性，甚至导致明显的细胞毒性。针对铁合金细胞安全性问题，采用传统合金设计的方法，很难实现铁合金的前期降解速率的降低。

3、钼是人体必需的微量元素，参与了多种酶的构成，具有优异的生物相容性。更重要的是，钼的降解速率明显低于铁合金，故钼有望解决铁合金初期降解速率快的问题。然而钼作为支架基体材料时，其机械性能明显低于铁合金。基于上述分析，选择在铁基合金表面制备钼涂层，可以同时获得铁合金优异的机械性能和降解初期钼的优异生物学性能。

4、钼涂层的制备方式主要有热喷涂、化学气相沉积与电沉积等。相比于其他方式，电沉积具有设备简单、沉积速率可控及结合力强不受工件形状和尺寸限制等优点。在汽车领域，钼涂层通常用于提高材料的耐腐蚀性。此外，电沉积钼涂层的基体主要集中在cu、ni和不锈钢等材料，在铁合金基体上沉积钼涂层的研究仍然空白。鉴于此，采用电沉积方式在铁合金基体上制备钼涂层是亟待研究的方向。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明的目的在于提供一种生物可降解铁合金表面钼涂层及其制备方法，采用电沉积的方法，在生物可降解铁合金表面电沉积钼涂层，通过在铁合金表面沉积的钼涂层减小其植入初期降解速率，降低fe、mn离子的溶出量，解决铁合金植入前期生物毒性问题。

2、本发明的技术方案：

3、一种生物可降解铁合金表面钼涂层，利用直流电沉积或脉冲电沉积技术，在铁合金的表面制备钼涂层，基体材料为生物可降解铁合金，制备出钼涂层的厚度在0.5～20μm、纯度大于80wt.％，涂层完整，涂层的覆盖率达到100％，涂层的致密度大于95％，与铁合金基体的结合强度大于15mpa。

4、所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤一：将砂纸研磨的铁合金分别用去离子水和无水乙醇清洗干净；

6、步骤二：使用去离子水在大于30℃下将电解液试剂溶解，待试剂完全溶解后加入醋酸作为ph缓冲剂和调节剂；其中，所述电解液的配置包括：40～70ml水，4～7g钼酸或钼酸铵，10～30ml乙酸，40～70g乙酸钾，40～70g乙酸铵；

7、步骤三：铁合金为阴极，石墨片或者铂片为阳极，置于电解液中进行电沉积，得到具有钼涂层的铁合金。

8、所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，步骤二中，电解液的ph值为6～8。

9、所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，步骤三中，电沉积采用的模式为直流电沉积，其中：电流密度为0.2～0.6a/cm2，沉积时为间1～4h，沉积温度为30～50℃，搅拌速度为400～600rpm。

10、所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，步骤三中，电沉积采用的方式为脉冲电沉积，其中：脉冲频率为100～2000hz，占空比为10～30％，电流密度为0.2～0.6a/cm2，沉积时为间1～4h，沉积温度为30～50℃，搅拌速度为400～600rpm。

11、所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，在生物可降解铁合金表面获得钼涂层后，平均降解速率大于10μm/y，mn离子和fe离子溶出量均降低至未沉积钼涂层的5％以下，细胞毒性等级为1级，符合医用材料要求。

12、本发明的设计思想是：

13、钼是人体必需的微量元素，参与了多种酶的构成，具有优异的生物相容性。更重要的是，钼的降解速率明显低于铁合金，故钼有望解决铁合金初期降解速率快的问题。然而钼作为支架基体材料时，其机械性能明显低于铁合金。基于上述分析，选择在铁基合金表面制备钼涂层，可以同时获得铁合金优异的机械性能和降解初期钼的优异生物学性能。

14、本发明的优点及有益效果是：

15、本发明在生物可降解铁合金表面，通过优化沉积温度、电流密度和沉积时间，制备降解更加缓慢且生物安全性优异的高质量钼涂层，解决铁合金植入初期降解速率过快，导致铁合金植入前期的生物安全性问题。

技术特征：

1.一种生物可降解铁合金表面钼涂层，其特征在于，利用直流电沉积或脉冲电沉积技术，在铁合金的表面制备钼涂层，基体材料为生物可降解铁合金，制备出钼涂层的厚度在0.5～20μm、纯度大于80wt.％，涂层完整，涂层的覆盖率达到100％，涂层的致密度大于95％，与铁合金基体的结合强度大于15mpa。

2.如权利要求1所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中，电解液的ph值为6～8。

4.如权利要求2所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，其特征在于，步骤三中，电沉积采用的模式为直流电沉积，其中：电流密度为0.2～0.6a/cm2，沉积时为间1～4h，沉积温度为30～50℃，搅拌速度为400～600rpm。

5.如权利要求2所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，其特征在于，步骤三中，电沉积采用的方式为脉冲电沉积，其中：脉冲频率为100～2000hz，占空比为10～30％，电流密度为0.2～0.6a/cm2，沉积时为间1～4h，沉积温度为30～50℃，搅拌速度为400～600rpm。

6.如权利要求2所述的生物可降解铁合金表面钼涂层的制备方法，其特征在于，在生物可降解铁合金表面获得钼涂层后，平均降解速率大于10μm/y，mn离子和fe离子溶出量均降低至未沉积钼涂层的5％以下，细胞毒性等级为1级，符合医用材料要求。

技术总结本发明涉及生物可降解金属涂层材料制备领域，具体涉及一种生物可降解铁合金表面钼涂层及其制备方法。利用直流电沉积或脉冲电沉积技术，在铁合金的表面制备钼涂层，其厚度在0.5～20μm、纯度大于80wt.％，涂层完整，涂层的覆盖率达到100％，涂层的致密度大于95％，与铁合金基体的结合强度大于15MPa。将电解液试剂溶解后调节pH，再以铁合金为阴极，石墨片或者铂片为阳极，置于电解液中进行电沉积，在铁合金表面获得钼涂层。本发明在生物可降解铁合金表面，通过优化沉积温度、电流密度和沉积时间，制备降解更加缓慢且生物安全性优异的高质量钼涂层，解决铁合金植入初期降解速率过快，导致铁合金植入前期的生物安全性问题。技术研发人员：王青川,付小庆,谭丽丽,杨柯受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/29