一种医用316L不锈钢表面的加工处理方法技术领域
本发明属于医用不锈钢制造领域，具体涉及一种医用316L不锈钢表面的加工处理
方法。
背景技术
不锈钢是应用最早的一类生物材料，在医用不锈钢材料中，奥氏体不锈钢因其良
好的机械性能、耐腐蚀性及低廉的价格，而广泛应用。其中316L不锈钢由于具有良好的生物
相容性，力学性能、易加工性及耐体液腐蚀性能而广泛应用于硬组织修复与替代材料。作为
骨植入材料，在长期临床使用中，仍然难以避免一些问题和不足，如316LSS本身不具备生物
活性、抗菌性能差等，作为人工关节材料，植入后种植体与骨之间只是一种机械嵌连性的骨
整合，而非强有力的化学键合；细菌感染是种植术中不可避免的并发症，尽管经过严格的消
毒和无菌操作，仍然会有 0.5～3%的感染率存在。如果在材料表面有目的的引入具有特殊
性质的表面结构，设计有利于调节组织细胞与材料间的相互作用和具有抗菌性能的表面结
构，使 316LSS具有治疗修复和预防感染的功能。目前常用的一种316L不锈钢表面处理技术
是等离子体喷涂法，喷涂的粉体为羟基磷灰石，但是高温喷涂中羟基磷灰石粉体在等离子
焰作用下热力学不稳定而发生相变，产生非晶态和热分解成其它磷酸钙盐，使其生物活性
受到影响。此外，羟基磷灰石的热膨胀系数与316LSS不匹配，导致羟基磷灰石与基体之间的
结合力也不够好，在临床上常常出现涂层剥落的现象，极大地限制了涂层的使用寿命。因此
急需一种科学有效的316LSS表面处理技术。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种医用316L不锈钢表面的加工处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种医用316L不锈钢表面的加工处理方法，包括以下步骤：
（1）将316L不锈钢放在浸泡液中浸泡2-3小时，取出，放入体积分数为70%的乙醇溶液
中，采用超声处理10min后，再用蒸馏水洗净；
（2）将制得的改性羟基磷灰石用等离子流快速熔融；
（3）将熔融后的改性羟基磷灰石喷涂在浸泡后的316L不锈钢表面；
（4）等到改性羟基磷灰石在316L不锈钢表面凝固后，采用紫外线照射10min，制得医用
316L不锈钢；
上述浸泡液由以下重量份的组分制成：二水合钼酸钠1-3份、乙二胺基丙磺酸钠12-16
份、苄基三甲基溴化铵0.6-0.8份、抑霉唑硫酸盐2-4份、2,3-二溴-1-丙醇0.5-0.7份、蒸馏
水60-70份；
上述改性羟基磷灰石采用以下方法制成：（a）按重量份计，将20-25份四水硝酸钙、3-5
份氯化钙、40-45份无水乙醇、0.1-0.3份乙撑硫脲混合，搅拌均匀备用；（b）按重量份计，将
10-12份五氧化二磷、0.1-0.3份磷粉、1-2份二硫化碳、24-26份无水乙醇混合后，搅拌均匀
备用；（c）将步骤（a）所得的混合物和步骤（b）所得的混合物，以3-5:1的比例混合后，自然放
置48-50小时后，制得白色凝胶，将白色凝胶烘干后，粉碎至200-220目，制得改性改性羟基
磷灰石；
具体地，上述步骤（1）中的浸泡液采用以下方法制成：将蒸馏水加热至80℃，采用300r/
min的转速持续搅拌，然后每隔3min依次向其中加入二水合钼酸钠、乙二胺基丙磺酸钠、苄
基三甲基溴化铵、抑霉唑硫酸盐、2,3-二溴-1-丙醇，加料完成后，继续搅拌5min，制得浸泡
液。
具体地，上述超声波的频率为50KHz，紫外线强度为90μW/cm2。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的方法，能使得制得的316L不锈钢具有优异的化学稳定性、抗腐蚀性
以及抗菌性，提升了羟基磷灰石粉体的热力学稳定性和在不锈钢表面的粘着力，极大地提
升了316L不锈钢的品质。其中，浸泡液中的二水合钼酸钠和乙二胺基丙磺酸钠协同作用，能
有效的清除不锈钢表面的油脂等一些难处理的污渍，对不锈钢表面的细菌均有较强的抑制
作用，并且能和苄基三甲基溴化铵、抑霉唑硫酸盐、2,3-二溴-1-丙醇协同作用，提升金属表
面的活性，增加等离子液与不锈钢表面的粘附力，使得涂层在使用的过程中不易脱落；改性
羟基磷灰石在制备的过程中加入了氯化钙和磷粉，能提升产品的得率和纯度，极大地降低
杂质的生成；乙撑硫脲既能加快合成反应的速度，又能和二硫化碳协同作用，提升改性羟基
磷灰石的热稳定性恶和生物活性，并且还能提升涂层的化学稳定性，使得涂层在使用的过
程中不易脱落，因此极大的提升了制得的医用316L不锈钢的使用寿命和抗菌性能。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有
关本发明的详细说明。
实施例1
一种医用316L不锈钢表面的加工处理方法，包括以下步骤：
（1）将316L不锈钢放在浸泡液中浸泡2小时，取出，放入体积分数为70%的乙醇溶液中，
采用超声处理10min后，再用蒸馏水洗净；
（2）将制得的改性羟基磷灰石用等离子流快速熔融；
（3）将熔融后的改性羟基磷灰石喷涂在浸泡后的316L不锈钢表面；
（4）等到改性羟基磷灰石在316L不锈钢表面凝固后，采用紫外线照射10min，制得医用
316L不锈钢；
上述浸泡液由以下重量份的组分制成：二水合钼酸钠1-3份、乙二胺基丙磺酸钠12份、
苄基三甲基溴化铵0.6份、抑霉唑硫酸盐2份、2,3-二溴-1-丙醇0.5份、蒸馏水60份；
上述改性羟基磷灰石采用以下方法制成：（a）按重量份计，将20份四水硝酸钙、3份氯化
钙、40份无水乙醇、0.1份乙撑硫脲混合，搅拌均匀备用；（b）按重量份计，将10份五氧化二
磷、0.1份磷粉、1份二硫化碳、24份无水乙醇混合后，搅拌均匀备用；（c）将步骤（a）所得的混
合物和步骤（b）所得的混合物，以3:1的比例混合后，自然放置48小时后，制得白色凝胶，将
白色凝胶烘干后，粉碎至200目，制得改性改性羟基磷灰石；
具体地，上述步骤（1）中的浸泡液采用以下方法制成：将蒸馏水加热至80℃，采用300r/
min的转速持续搅拌，然后每隔3min依次向其中加入二水合钼酸钠、乙二胺基丙磺酸钠、苄
基三甲基溴化铵、抑霉唑硫酸盐、2,3-二溴-1-丙醇，加料完成后，继续搅拌5min，制得浸泡
液。
具体地，上述超声波的频率为50KHz，紫外线强度为90μW/cm2。
实施例2
一种医用316L不锈钢表面的加工处理方法，包括以下步骤：
（1）将316L不锈钢放在浸泡液中浸泡2.5小时，取出，放入体积分数为70%的乙醇溶液
中，采用超声处理10min后，再用蒸馏水洗净；
（2）将制得的改性羟基磷灰石用等离子流快速熔融；
（3）将熔融后的改性羟基磷灰石喷涂在浸泡后的316L不锈钢表面；
（4）等到改性羟基磷灰石在316L不锈钢表面凝固后，采用紫外线照射10min，制得医用
316L不锈钢；
上述浸泡液由以下重量份的组分制成：二水合钼酸钠2份、乙二胺基丙磺酸钠14份、苄
基三甲基溴化铵0.7份、抑霉唑硫酸盐3份、2,3-二溴-1-丙醇0.6份、蒸馏水65份；
上述改性羟基磷灰石采用以下方法制成：（a）按重量份计，将23份四水硝酸钙、4份氯化
钙、43份无水乙醇、0.2份乙撑硫脲混合，搅拌均匀备用；（b）按重量份计，将11份五氧化二
磷、0.2份磷粉、1份二硫化碳、25份无水乙醇混合后，搅拌均匀备用；（c）将步骤（a）所得的混
合物和步骤（b）所得的混合物，以4:1的比例混合后，自然放置49小时后，制得白色凝胶，将
白色凝胶烘干后，粉碎至210目，制得改性改性羟基磷灰石；
具体地，上述步骤（1）中的浸泡液采用以下方法制成：将蒸馏水加热至80℃，采用300r/
min的转速持续搅拌，然后每隔3min依次向其中加入二水合钼酸钠、乙二胺基丙磺酸钠、苄
基三甲基溴化铵、抑霉唑硫酸盐、2,3-二溴-1-丙醇，加料完成后，继续搅拌5min，制得浸泡
液。
具体地，上述超声波的频率为50KHz，紫外线强度为90μW/cm2。
实施例3
一种医用316L不锈钢表面的加工处理方法，包括以下步骤：
（1）将316L不锈钢放在浸泡液中浸泡3小时，取出，放入体积分数为70%的乙醇溶液中，
采用超声处理10min后，再用蒸馏水洗净；
（2）将制得的改性羟基磷灰石用等离子流快速熔融；
（3）将熔融后的改性羟基磷灰石喷涂在浸泡后的316L不锈钢表面；
（4）等到改性羟基磷灰石在316L不锈钢表面凝固后，采用紫外线照射10min，制得医用
316L不锈钢；
上述浸泡液由以下重量份的组分制成：二水合钼酸钠3份、乙二胺基丙磺酸钠16份、苄
基三甲基溴化铵0.8份、抑霉唑硫酸盐4份、2,3-二溴-1-丙醇0.7份、蒸馏水70份；
上述改性羟基磷灰石采用以下方法制成：（a）按重量份计，将25份四水硝酸钙、5份氯化
钙、45份无水乙醇、0.3份乙撑硫脲混合，搅拌均匀备用；（b）按重量份计，将12份五氧化二
磷、0.3份磷粉、2份二硫化碳、26份无水乙醇混合后，搅拌均匀备用；（c）将步骤（a）所得的混
合物和步骤（b）所得的混合物，以5:1的比例混合后，自然放置50小时后，制得白色凝胶，将
白色凝胶烘干后，粉碎至220目，制得改性改性羟基磷灰石；
具体地，上述步骤（1）中的浸泡液采用以下方法制成：将蒸馏水加热至80℃，采用300r/
min的转速持续搅拌，然后每隔3min依次向其中加入二水合钼酸钠、乙二胺基丙磺酸钠、苄
基三甲基溴化铵、抑霉唑硫酸盐、2,3-二溴-1-丙醇，加料完成后，继续搅拌5min，制得浸泡
液。
具体地，上述超声波的频率为50KHz，紫外线强度为90μW/cm2。
将实施例1、2、3制得的316L不锈钢和对比例中市售普通的医用316L不锈钢进行腐
蚀性试验，采用上海辰华仪器有限公司研制的CHI660E电化学工作站，测量实施例和对比例
中316L不锈钢的动电位极化曲线和电化学阻抗谱。电化学腐蚀试验前首先将测试试样用裸
露的的铜导线环绕固定并用环氧树脂对非工作面密封，留出 1cm2工作面积，测试试样前将
试样在去离子水中超声波清洗5min，然后用吹风机在冷风中吹干。Pt电极（1cm×1cm）作为
辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极。腐蚀溶液选择模拟人工体液，模拟人工体液的配比具
体如下：
NaCl(8.0g) + Na2HPO4(0.2g) + KH2PO4(0.2g) + KCl (0.2g) + 1LH2O
（1）电化学阻抗谱测试
初始电位设置为开路电位，频率范围设置为1×103 Hz-1×10-3 Hz；对所测得的交流阻
抗谱利用 Zsimp Win V3.20 阻抗软件进行拟合分析。
（2）动电位极化曲线测试
将试样在模拟人工体液中浸泡30min 后进行动电位极化曲线测试，扫描范围为-1V-
1V，扫描速度为1mV/s。
试验结果如表1所示：
表1 316L不锈钢表面耐腐蚀性能测试结果
项目
自腐蚀电位/V
腐蚀电流密度/A.cm-2
击穿电压
实施例1
-0.297
8.30×10-8
0.783
实施例2
-0.293
8.06×10-8
0.801
实施例3
-0.286
7.97×10-8
0.810
对比例
-0.325
9.48×10-7
0.690
由表1可知，本发明中制得的316L不锈钢在人体液中具有较强的耐腐蚀能力，涂层与不
锈钢表面的结合度较高，不易脱落，极大的提升了316L不锈钢的品质。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域
的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明
的保护范围。