專利名稱：一種鈷鉻合金薄膜材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鈷鉻合金薄膜材料，該材料廣泛應用于醫療器械領域；同時，本發明還涉及上述鈷鉻合金薄膜材料的制備方法。
背景技術：
鈷鉻合金是一種優異的生物相容性材料，廣泛應用于醫療器械領域，其最早應用于移植治療，作為人工關節使用。以鈷鉻合金為基體制備而成的血管內藥物洗脫支架已經廣泛應用于冠狀動脈粥樣硬化疾病的治療，叫以316L不銹鋼為基體的支架具有更好的生物相容性和血管支撐性；而由 于其組織致密，含鎳量低，同時具有良好的金屬光澤以及表面硬度，在牙科植入物中也具有廣泛的應用。較傳統的貴金屬牙科植入物，以該種材料制備而成的鈷鉻合金烤瓷牙，其生產成本低廉，制備工藝簡單，同時具有良好的抗腐蝕性能和高機械強度，使其在醫療器械植入市場上具有更大的優勢。同時，由于鈷鉻合金中不含Ni元素或者Ni元素的含量極低,可以有效解決鎳金屬的過敏問題，同時在植入患者口內也不會出現合金變色現象。鈷鉻合金具有多種生產方法:例如直接電爐熔煉-精煉法、冷塑性變形、濺射成膜、雙輥急冷法等。然而與上述制備技術相比，電鑄法具有以下優點:電沉積層有獨特的高密度和低孔隙；工藝上還可以通過對參數、溶液成分等條件進行改變，來控制材料的組成成分；有較高的生產率和很好的經濟性，容易大量制備薄膜材料；所需設備投資相對較低。因此電鑄法是制備薄鈷鉻合金薄膜材料最有前途的一種方法。目前，所公開的電鑄鈷鉻合金的電沉積工藝還有很多不足之處，如金屬離子濃度偏大，電解液性能不夠穩定，抗氧化性能較低，電沉積層硬度高、韌性差。有鑒于此，實有必要設計一種避免鎳的使用、節省成本、減輕三廢治理負擔的高生物相容性的醫用鈷鉻合金薄膜材料。
發明內容
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種鈷鉻合金薄膜材料，以避免鎳的使用，節省成本，減輕三廢治理負擔。本發明的另一目的在于提出上述鈷鉻合金薄膜材料的制備方法，可以制得高硬度，高生物相容性的均勻合金材料。本發明所述的一種鈷鉻合金薄膜材料，包括Co鈷元素、Cr鉻元素兩種元素；其中，各元素的質量百分比為:Co:20% 30%，Cr:70% 80%。本發明所述的一種鈷鉻合金薄膜材料，其厚度范圍在I 10 μ m。本發明所述的一種鈷鉻合金薄膜材料的制備方法，采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鈷鉻合金；所述電鑄液具體包括:220 260g/L的硫酸鉻、60 100g/L的硫酸鈷、40 50 g/L的硫酸銨。優選地，所述金屬陰陽極的陰極板為430不銹鋼板；所述金屬陰陽極的陽極采用石墨。優選地，所述制備方法包括如下步驟:清洗步驟；活化步驟；清洗步驟；電鑄步驟；回收清洗步驟；烘干步驟。優選地，所述電鑄液包括如下添加劑:0.5 lml/L的穩定劑、0.5 lml/L的潤濕劑、I 5ml/L的走位劑。優選地，所述制備方法的具體電鑄工藝參數如下:pH值為8.0 9.0 ;溫度為60 850C ;陰極電流密度值為I 3A/dm2 ;鑄速為9 12 μ m/h。優選地，所述制備方法設有控制鑄層均勻性的陽極擋板。在本發明的較佳實施例中，可得到鉻含量在70% 80%的合金，避免鎳的使用，節省成本，減輕三廢治理負擔。通過電鑄工藝能夠得到與骨骼合金烤瓷牙材料的物理性能相似的合金薄膜材料；本發明工藝制得的薄膜具有高硬度、高致密性和高生物相容性。同時，陰極材料的選擇，有利于剝離；添加劑的選擇，有利于保證高的材料質量(板面外觀)；操作工藝的選擇，有利于保證良好的板面外觀，無麻點、針孔等缺陷；溶液配方，能保證較高的生產效率。本發明的附加優點將在下述具體實施方式
部分給出，具體優點將在下述實施方式中得到明顯體現，或通過本發明的實踐了解到。
本發明的上述和/或附加優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1為根據本發明一個實施例的鈷鉻合金薄膜材料制備方法的流程圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。本發明揭示一種鈷鉻合金薄膜材料，包括Co鈷元素、Cr鉻元素兩種元素；其中，各元素的質量百分比為:Co:20%-30%，Cr:70%_80%。本發明同時揭示上述鈷鉻合金薄膜材料的制備方法，采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鈷鉻合金。所述電鑄液具體包括:220 260g/L的硫酸鉻、60 100g/L的硫酸鈷、40 50 g/L的硫酸銨。其中，鈷元素和Cr元素以硫酸鹽溶液的形式作 為電解質在電鑄過程中陰極發生還原反應。優選地，所述電鑄液包括如下添加劑:0.5 lml/L的穩定劑、0.5 lml/L的潤濕劑、I 5ml/L的走位劑。所述制備方法的具體電鑄工藝參數如下:pH值為8.0 9.0 ;溫度為60 85°C ;陰極電流密度值為I 3A/dm2 ;鑄速為9 12 μ m/h。在本發明的一個實施例中，優選地，所述金屬陰陽極的陰極板為304不銹鋼板；所述金屬陰陽極的陽極采用石墨。在本發明的一個實施例中，所述制備方法包括如下步驟:清洗步驟；活化步驟；清洗步驟；電鑄步驟；回收清洗步驟；烘干步驟。請參閱圖1，具體地，所述制備方法具體包括如下步驟:
按照上述電鑄液配方配制好所需的電鑄鈷鉻溶液，將之循環攪拌均勻，加熱到所需的溫度。選取鏡面光亮、表面無劃痕的1.8mnT2.0mm厚的芯模，進行前處理工藝，包括化學除油、酸洗、噴砂、超聲浸洗。電鑄前，先進行活化處理，增加鑄層與芯模間的結合力。控制好活化時間，使之既不容易脫落，也易剝離。電鑄時，輔助條件包括能改善鑄層均勻性的陽極擋板，用來減少針孔的震動和攪拌，減輕鑄層邊緣效應的循環時間和循環間隔時間以及流量的組合。調整好添加劑的比例和含量，使之表面質量良好(無針孔、麻點、鑄層光亮)。控制好電鑄參數，包括溫度、pH、電流密度、Co2+/Cr3+的濃度比等，使得電鑄出來的材料鑄層的鈷鉻含量達到要求。此外，所述制備方法設有用于控制鑄層均勻性的陽極擋板。起到控制材料厚度均勻行的作用。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種鈷鉻合金薄膜材料，其特征在于，由Co鈷元素、Cr鉻元素組成；其中，各元素的質量百分比為:Co:20% 30%, Cr:70% 80%。
2.根據權利要求1所述的鈷鉻合金薄膜材料，其特征在于所述的鈷鉻合金薄膜材料的厚度為I 10um。
3.—種權利要求1所述的鈷鉻合金薄膜材料的制備方法，其特征在于，采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鈷鉻合金； 所述電鑄液具體包括:220 260g/L的鉻酸酐、60 100g/L的硫酸鈷、40 50 g/L的硫酸銨。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述金屬陰陽極的陽極采用陽極石墨。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述金屬陰陽極的陰極板為304、306,430不銹鋼板中的一種。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述電鑄液包括如下添加劑:0.5 lml/L的穩定劑、0.5 lml/L的潤濕劑、I 5ml/L的走位劑。
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟:清洗步驟；活化步驟；清洗步驟；電鑄步驟；回收清洗步驟；烘干步驟。
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法的具體電鑄工藝參數如下:PH值為8.0 9.0 ;溫度為60 85°C ;陰極電流密度值為I 3A/dm2 ;鑄速為9 12 μ m/h。
9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法設有控制鑄層均勻性的陽極擋板。
10.根據權利要求9所述的陽極擋板，其特征在于設有可供溶液通過的開孔。
全文摘要
本發明公開了一種鈷鉻合金薄膜材料及其制備方法，鈷鉻合金薄膜材料包括鈷Co元素、鉻Cr元素兩種元素；各元素的質量百分比為:Co:20~30%，Cr:70~80%，鈷鉻合金薄膜厚度為1~10μm。上述的鈷鉻合金薄膜材料的制備方法采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鈷鉻合金；所述電鑄液具體包括220～260g/L的鉻酸酐、60～100g/L的硫酸鈷、40～50g/L的硫酸銨。本發明可以制得高穩定性、高耐蝕性、良好生物相容性的均勻鈷鉻合金薄膜材料，在醫療產品方面具有廣泛的應用前景。
文檔編號C22C27/06GK103205618SQ20121001076
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者魏志凌, 高小平, 孫倩, 王峰 申請人:昆山允升吉光電科技有限公司