一种316L医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法

一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法
技术领域
1.本发明涉及生物医用金属材料复合特种制造技术领域，尤其涉及一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法。

背景技术：

2.药物洗脱载药支架是以金属支架(主要是不锈钢、镍钛合金或钴铬合金)为平台，在支架表面通过聚合物涂层或者支架自身微孔携带抑制细胞增生的药物，实现药物在病变血管中释放，降低血管再狭窄的发生。聚合物的存在可能会导致血管内炎症而带来负面作用，但通过微孔携带药物则无此不良影响。对此出现了多种在支架表面制孔的方法，例如机械冲孔、激光打孔、阳极氧化等。其中由机械、激光方法得到的微孔直径较大、深度较小，不利于药物的携带和逐级释放。
3.阳极氧化方法可以在材料表面原位产生微纳级小孔，专利cn101054702a公开了一种在血管金属支架上制造微坑的方法，wo2012003803a1公开了一种载药金属支架及其制备方法，两者均是采用阳极氧化方法在支架表面制造载药微孔。然而现有的阳极氧化方法制备的微孔径深比大，药物携带和释放效果不理想；同时形成的阳极氧化膜层存在膜基匹配等问题，在服役过程中可能会发生机械损伤、应力开裂。
4.因此，本发明提出一种在电化学过程耦合力学效应的微孔制造方法，形成梯形阳极氧化微孔，显著提高微孔的药物储存和释放性能，提高微孔深度和残余压应力，改善阳极氧化膜成膜质量，从而有利于洗脱支架的药物储存和释放过程优化，并提高支架抗损伤能力。

技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，利用连续射流空泡预处理，在材料基体上形成梯度强化层，提高基体表面机械性能，从而便于后续阳极氧化形成的微孔呈现更有利于药物储存和缓慢释放的梯形结构；通过将脉冲射流空泡和阳极氧化结合在一起，实现工艺的耦合增强，提高微孔深度和残余压应力，改善阳极氧化膜成膜质量，从而有利于洗脱支架的药物储存及释放过程优化，并提高支架抗损伤能力。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，具体包括如下步骤：
8.s1、超声波清洗去污；将316l医用不锈钢材料依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，去除316l医用不锈钢材料表面杂质污物；
9.s2、连续射流空泡强化预处理；将经过超声波清洗的316l医用不锈钢材料放入纯水中，将喷嘴对准316l医用不锈钢材料的加工面进行淹没射流冲击，淹没射流产生的空泡破裂形成微射流作用于316l医用不锈钢材料表面，对316l医用不锈钢材料表面进行射流冲击强化，使其表面产生残余压应力且表面晶粒细化，构建梯度强化层；在此过程中，喷嘴的射流压力为20-30mpa，靶距为70mm，冲击时间为5-10min，喷嘴的淹没深度为30cm；
10.s3、残余压应力检测；通过x射线残余应力仪检测强化预处理后316l医用不锈钢材料表面的残余压应力大小和分布，保证残余压应力分布均匀，且残余压应力为200-230mpa；若316l医用不锈钢材料表面残余压应力未达到要求，则重复步骤s2，并调整喷嘴射流压力和冲击时间，直至316l医用不锈钢材料残余压应力符合要求；
11.s4、脉冲射流空泡结合阳极氧化深梯形微孔制造；将经过步骤s3检测且符合要求的316l医用不锈钢材料放入阳极氧化池中，在阳极氧化池中进行阳极氧化和脉冲射流空泡耦合；将316l医用不锈钢材料放置于阳极，控制反应温度在5℃，采用稳压直流电源进行阳极氧化，并通过泵将阳极氧化池中的电解液循环抽出形成射流，并按照固定频率喷向316l医用不锈钢材料的加工面，且射流期间阳极氧化电压减半；在此过程中，阳极氧化条件参数包括：阳极氧化电压为25-32v，阳极氧化时间为8-16min，电解液为0.3mol/l的草酸溶液，射流压力为7-12mpa，射流靶距为85mm，射流频率为0.5hz，喷嘴的淹没深度为30cm；
12.s5、超声波清洗后处理；取出316l医用不锈钢材料，依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，清洗后进行干燥，完成清洗后处理；
13.s6、观察检测微孔大小和深度；将经过步骤s5处理的316l医用不锈钢材料取样，获得样品表面和截面，在扫描电子显微镜下观察316l医用不锈钢材料样品表面，统计微孔大小和数量，利用原子力显微镜、超景深显微镜、共聚焦显微镜、扫描电子显微镜中的一种或多种观察316l医用不锈钢材料样品表面和截面，统计微孔深度；判断微孔是否满足制造要求，若未达到制造要求，则取残余压应力合格的新样重复步骤s4-s5，并调整步骤s4中的阳极氧化电压、阳极氧化时间以及射流压力，直至微孔满足制造要求；
14.s7、药物填充封孔；在达到制造要求的316l医用不锈钢材料表面涂覆药物，利用阳极氧化膜的吸附能力填充封孔。
15.进一步地，所述步骤s1中，超声波清洗频率为26-30khz，输出功率密度为0.3-0.6w/cm2，超声波清洗时间为3-8min，确保316l医用不锈钢材料表面清洗干净。
16.进一步地，所述步骤s2中，所述喷嘴通过泵抽取作业空间内的纯水循环作业形成射流，且所述喷嘴在316l医用不锈钢材料的加工面均匀设置有多个。
17.进一步地，所述步骤s4中，脉冲射流采用多个多自由度喷嘴，且多个所述喷嘴均匀设置在316l医用不锈钢材料的加工面周围。
18.进一步地，所述步骤s5中，超声波清洗频率为37-43khz，输出功率密度为0.3-0.6w/cm2，超声波清洗时间为2-5min，确保316l医用不锈钢材料表面清洗干净。
19.进一步地，所述步骤s6中，微孔满足制造要求的条件为微孔数量不低于普通阳极氧化产生的微孔数量，且90％以上的微孔开口直径达到90-500nm，微孔深度达到400-1650nm，微孔深径比大于3。
20.综上所述，本发明具有以下有益效果：
21.1、本发明通过连续射流空泡预处理，在316l医用不锈钢材料表面进行淹没射流冲击，射流空泡溃灭的冲击波和微射流水锤作用强化了基体表面，提高了316l医用不锈钢材料表面残余压应力并细化了表面晶粒，构建了梯度强化层，确保316l医用不锈钢材料表面残余压应力足够且分布均匀，从而提高之后阳极氧化膜的成膜质量和膜基结合质量，有利于提高阳极氧化膜的抗磨损等机械性能和耐腐蚀的性能，而且原位生成的阳极氧化膜保留了表层的优异机械性能。
22.2、由于连续射流空泡预处理在316l医用不锈钢材料表面构建了梯度强化层，越靠近材料表面的地方强化程度越高，因此后续采用脉冲射流空泡结合阳极氧化制造微孔时，微孔越靠近材料表面强化程度高的地方内径越小，也就是最后生成的微孔截面呈梯形结构。而梯形结构的微孔相较于普通圆孔具有更好的药物储存能力，且药物缓慢释放能力也显著提高。
23.3、本发明采用脉冲射流空泡结合阳极氧化，在阳极氧化过程中，引入脉冲性淹没射流，射流空泡溃灭产生的微射流和冲击波增强了流体运动和介质交换，提高了离子运动速度，促进电化学反应的进行，在微射流运动和压力梯度下，促进阳极氧化反应向微孔深处进行，增加了微孔的深度，保证微孔的深径比，从而提高316l医用不锈钢材料的载药能力，并优化药物释放过程，避免微孔较大且浅，药物会快速释放。
24.4、脉冲射流空泡溃灭引起冲击波，增加了阳极氧化膜的残余压应力，稳定了微孔通道，提高了阳极氧化膜的机械性能，预防药物释放过程中的316l医用不锈钢材料表面开裂和机械损伤。其中，脉冲射流时，阳极氧化电压减半，防止已生成的多孔氧化膜发生过溶解。
25.5、本发明将射流空泡和阳极氧化结合在一起，实现了工艺的耦合增强，促进了多孔阳极氧化膜的优化，使其更加适用于在生物体内的药物携带与释放，显著提高316l医用不锈钢材料制成的药物洗脱载药支架的品质。
附图说明
26.图1是一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法的流程图；
27.图2是一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法中射流在材料工作面空泡溃灭形成微射流和冲击波的示意图；
28.图3是一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法中射流在阳极氧化膜产生空泡溃灭形成微射流和冲击波的示意图；
29.图4是一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法制造的微孔对比图，其中，(a)为实施例一制造的微孔图，(b)为实施例二制造的微孔图，(c)为实施例三制造的微孔图，(d)为普通阳极氧化制造的微孔图；
30.图5是一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法中材料表面残余压应力随射流压力的变化趋势图。
具体实施方式
31.以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.实施例一：
33.一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
34.s1、超声波清洗去污；将316l医用不锈钢材料依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，超声波清洗频率为26khz，输出功率密度为0.3w/cm2，超声波清洗时间为8min，去除316l医用不锈钢材料表面杂质污物，并确保将316l医用不锈钢材料表面清洗干净。
35.s2、连续射流空泡强化预处理；将经过超声波清洗的316l医用不锈钢材料放入纯水中，在316l医用不锈钢材料的加工面均匀设置多个喷嘴对其加工面进行淹没射流冲击。如图2所示，喷嘴通过泵抽取作业空间内的纯水循环作业形成射流，淹没射流产生的空泡破裂形成微射流作用于316l医用不锈钢材料表面，对316l医用不锈钢材料表面进行射流冲击强化，使其表面产生残余压应力且表面晶粒细化，并构建梯度强化层。射流时喷嘴的射流压力为20-30mpa，靶距为70mm，冲击时间为5-10min，喷嘴在纯水中的淹没深度为30cm。
36.其中，喷嘴射流压力和冲击时间可根据下一步的残余应力检测结果进行调整，在本实施例中，射流压力选择20mpa，冲击时间选择10min。
37.通过在316l医用不锈钢材料表面进行连续射流空泡强化处理，获取均匀分布的残余压应力，提高后续阳极氧化时阳极氧化膜的成膜质量，并提高阳极氧化膜和基体之间的膜基结合能力。另外，在材料表面构建梯度强化层，越靠近材料表面的地方强化程度越高，这样后续采用脉冲射流空泡结合阳极氧化制造微孔时，微孔越靠近材料表面强化程度高的地方内径越小，也就是最后生成的微孔截面呈梯形结构。而梯形结构的微孔相较于普通圆孔具有更好的药物储存能力，且药物缓慢释放能力也显著提高。
38.s3、残余压应力检测；通过x射线残余应力仪检测强化预处理后316l医用不锈钢材料表面的残余压应力大小和分布，保证残余压应力分布均匀，且残余压应力为200-230mpa。若316l医用不锈钢材料表面残余压应力未达到要求，则重复步骤s2，并调整喷嘴射流压力和冲击时间，直至316l医用不锈钢材料残余压应力符合要求。在本实施例中，经过检测，316l医用不锈钢材料经过步骤s2的强化预处理后，其表面残余压应力分布均匀，且残余压应力为200mpa，符合要求，无需重复步骤s2即可进行下一步。
39.s4、脉冲射流空泡结合阳极氧化深梯形微孔制造；将经过步骤s3检测且符合要求的316l医用不锈钢材料放入阳极氧化池中，如图3所示，在阳极氧化过程中引入脉冲射流空泡，增强流体运动和介质交换，使微孔深处发生阳极氧化反应，从而使微孔的深径比更大。根据微孔的制造要求，在阳极氧化池中开展阳极氧化和脉冲射流空泡耦合，将316l医用不锈钢材料放置于阳极，且其加工面周围均匀设置多个多自由度的喷嘴，泵将阳极氧化池中的电解液循环抽出通过多个喷嘴形成射流，射流按照固定频率喷向316l医用不锈钢材料的加工面。
40.在此过程中，控制反应温度在5℃，采用稳压直流电源进行阳极氧化，阳极氧化条件参数具体包括：阳极氧化电压为25-32v，阳极氧化时间为8-16min，电解液为0.3mol/l的草酸溶液，射流压力为7-12mpa，射流靶距为85mm，射流频率为0.5hz，喷嘴在电解液中的淹没深度为30cm。其中，射流期间阳极氧化电压减半，避免已生成的多孔氧化膜发生溶解。而阳极氧化电压、阳极氧化时间以及射流压力可以根据后续微孔检测结果进行相应的调整。在本实施例中，阳极氧化电压选用25v，阳极氧化时间为16min，射流压力为7mpa。
41.s5、超声波清洗后处理；取出316l医用不锈钢材料，依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，超声波清洗频率为37khz，输出功率密度为0.3w/cm2，超声波清洗时间为5min，确保316l医用不锈钢材料表面清洗干净。清洗后将316l医用不锈钢材料干燥，完成清洗后处理。
42.s6、观察检测微孔大小和深度；将经过步骤s5处理的316l医用不锈钢材料取样，获得样品表面和截面，在扫描电子显微镜下观察316l医用不锈钢材料样品表面，统计微孔大
小和数量，利用原子力显微镜、超景深显微镜、共聚焦显微镜、扫描电子显微镜中的一种或多种观察316l医用不锈钢材料样品表面和截面，统计微孔深度；判断微孔是否满足制造要求，若未达到制造要求，则取残余压应力合格的新样重复步骤s4-s5，并调整步骤s4中的阳极氧化电压、阳极氧化时间以及射流压力，直至微孔满足制造要求，即可确定阳极氧化条件的优化参数。而微孔满足制造要求的条件为微孔数量不低于普通阳极氧化产生的微孔数量，且90％以上的微孔开口直径达到90-500nm，微孔深度达到400-1650nm，微孔深径比大于3。
43.在本实施例中，如图4(a)和图4(d)所示，经过步骤s4处理后生成的微孔数量多于普通阳极氧化反应产生的微孔数量，微孔开口直径达到92-500nm、微孔深度达到300-1600nm的微孔数量占微孔总数量的91.27％，微孔深径比大于3的占93.32％，且微孔平均深径比达到3.12，满足制造要求。
44.s7、药物填充封孔；在达到制造要求的316l医用不锈钢材料表面涂覆药物，利用阳极氧化膜的吸附能力填充封孔。
45.实施例二：
46.一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
47.s1、超声波清洗去污；将316l医用不锈钢材料依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，超声波清洗频率为28khz，输出功率密度为0.5w/cm2，超声波清洗时间为5min，去除316l医用不锈钢材料表面杂质污物，并确保将316l医用不锈钢材料表面清洗干净。
48.s2、连续射流空泡强化预处理；将经过超声波清洗的316l医用不锈钢材料放入纯水中，在316l医用不锈钢材料的加工面均匀设置多个喷嘴对其加工面进行淹没射流冲击。如图2所示，喷嘴通过泵抽取作业空间内的纯水循环作业形成射流，淹没射流产生的空泡破裂形成微射流作用于316l医用不锈钢材料表面，对316l医用不锈钢材料表面进行射流冲击强化，使其表面产生残余压应力且表面晶粒细化，并构建梯度强化层。射流时喷嘴的射流压力为20-30mpa，靶距为70mm，冲击时间为5-10min，喷嘴在纯水中的淹没深度为30cm。
49.其中，喷嘴射流压力和冲击时间可根据下一步的残余应力检测结果进行调整，在本实施例中，射流压力选择25mpa，冲击时间选择8min。
50.通过在316l医用不锈钢材料表面进行连续射流空泡强化处理，获取均匀分布的残余压应力，提高后续阳极氧化时阳极氧化膜的成膜质量，并提高阳极氧化膜和基体之间的膜基结合能力。另外，在材料表面构建梯度强化层，越靠近材料表面的地方强化程度越高，这样后续采用脉冲射流空泡结合阳极氧化制造微孔时，微孔越靠近材料表面强化程度高的地方内径越小，也就是最后生成的微孔截面呈梯形结构。而梯形结构的微孔相较于普通圆孔具有更好的药物储存能力，且药物缓慢释放能力也显著提高。
51.s3、残余压应力检测；通过x射线残余应力仪检测强化预处理后316l医用不锈钢材料表面的残余压应力大小和分布，保证残余压应力分布均匀，且残余压应力为200-230mpa。若316l医用不锈钢材料表面残余压应力未达到要求，则重复步骤s2，并调整喷嘴射流压力和冲击时间，直至316l医用不锈钢材料残余压应力符合要求。在本实施例中，经过检测，316l医用不锈钢材料经过步骤s2的强化预处理后，其表面残余压应力分布均匀，且残余压应力为220mpa，符合要求，无需重复步骤s2即可进行下一步。
52.s4、脉冲射流空泡结合阳极氧化深梯形微孔制造；将经过步骤s3检测且符合要求的316l医用不锈钢材料放入阳极氧化池中，如图3所示，在阳极氧化过程中引入脉冲射流空泡，增强流体运动和介质交换，使微孔深处发生阳极氧化反应，从而使微孔的深径比更大。根据微孔的制造要求，在阳极氧化池中开展阳极氧化和脉冲射流空泡耦合，将316l医用不锈钢材料放置于阳极，且其加工面周围均匀设置多个多自由度的喷嘴，泵将阳极氧化池中的电解液循环抽出通过多个喷嘴形成射流，射流按照固定频率喷向316l医用不锈钢材料的加工面。
53.在此过程中，控制反应温度在5℃，采用稳压直流电源进行阳极氧化，阳极氧化条件参数具体包括：阳极氧化电压为25-32v，阳极氧化时间为8-16min，电解液为0.3mol/l的草酸溶液，射流压力为7-12mpa，射流靶距为85mm，射流频率为0.5hz，喷嘴在电解液中的淹没深度为30cm。其中，射流期间阳极氧化电压减半，避免已生成的多孔氧化膜发生溶解。而阳极氧化电压、阳极氧化时间以及射流压力可以根据后续微孔检测结果进行相应的调整。在本实施例中，阳极氧化电压选用28v，阳极氧化时间为12min，射流压力为10mpa。
54.s5、超声波清洗后处理；取出316l医用不锈钢材料，依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，超声波清洗频率为40khz，输出功率密度为0.5w/cm2，超声波清洗时间为2min，确保316l医用不锈钢材料表面清洗干净。清洗后将316l医用不锈钢材料干燥，完成清洗后处理。
55.s6、观察检测微孔大小和深度；将经过步骤s5处理的316l医用不锈钢材料取样，获得样品表面和截面，在扫描电子显微镜下观察316l医用不锈钢材料样品表面，统计微孔大小和数量，利用原子力显微镜、超景深显微镜、共聚焦显微镜、扫描电子显微镜中的一种或多种观察316l医用不锈钢材料样品表面和截面，统计微孔深度；判断微孔是否满足制造要求，若未达到制造要求，则取残余压应力合格的新样重复步骤s4-s5，并调整步骤s4中的阳极氧化电压、阳极氧化时间以及射流压力，直至微孔满足制造要求，即可确定阳极氧化条件的优化参数。而微孔满足制造要求的条件为微孔数量不低于普通阳极氧化产生的微孔数量，且90％以上的微孔开口直径达到90-500nm，微孔深度达到400-1650nm，微孔深径比大于3。
56.在本实施例中，如图4(b)和图4(d)所示，经过步骤s4处理后生成的微孔数量多于普通阳极氧化反应产生的微孔数量，微孔开口直径达到95-500nm、微孔深度达到310-1650nm的微孔数量占微孔总数量的92.44％，微孔深径比大于3的占94.52％，且微孔平均深径比达到3.23，满足制造要求。
57.s7、药物填充封孔；在达到制造要求的316l医用不锈钢材料表面涂覆药物，利用阳极氧化膜的吸附能力填充封孔。
58.实施例三：
59.一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
60.s1、超声波清洗去污；将316l医用不锈钢材料依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，超声波清洗频率为30khz，输出功率密度为0.6w/cm2，超声波清洗时间为3min，去除316l医用不锈钢材料表面杂质污物，并确保将316l医用不锈钢材料表面清洗干净。
61.s2、连续射流空泡强化预处理；将经过超声波清洗的316l医用不锈钢材料放入纯
水中，在316l医用不锈钢材料的加工面均匀设置多个喷嘴对其加工面进行淹没射流冲击。如图2所示，喷嘴通过泵抽取作业空间内的纯水循环作业形成射流，淹没射流产生的空泡破裂形成微射流作用于316l医用不锈钢材料表面，对316l医用不锈钢材料表面进行射流冲击强化，使其表面产生残余压应力且表面晶粒细化，并构建梯度强化层。射流时喷嘴的射流压力为20-30mpa，靶距为70mm，冲击时间为5-10min，喷嘴在纯水中的淹没深度为30cm。
62.其中，喷嘴射流压力和冲击时间可根据下一步的残余应力检测结果进行调整，在本实施例中，射流压力选择30mpa，冲击时间选择5min。
63.通过在316l医用不锈钢材料表面进行连续射流空泡强化处理，获取均匀分布的残余压应力，提高后续阳极氧化时阳极氧化膜的成膜质量，并提高阳极氧化膜和基体之间的膜基结合能力。另外，在材料表面构建梯度强化层，越靠近材料表面的地方强化程度越高，这样后续采用脉冲射流空泡结合阳极氧化制造微孔时，微孔越靠近材料表面强化程度高的地方内径越小，也就是最后生成的微孔截面呈梯形结构。而梯形结构的微孔相较于普通圆孔具有更好的药物储存能力，且药物缓慢释放能力也显著提高。
64.s3、残余压应力检测；通过x射线残余应力仪检测强化预处理后316l医用不锈钢材料表面的残余压应力大小和分布，保证残余压应力分布均匀，且残余压应力为200-230mpa。若316l医用不锈钢材料表面残余压应力未达到要求，则重复步骤s2，并调整喷嘴射流压力和冲击时间，直至316l医用不锈钢材料残余压应力符合要求。在本实施例中，经过检测，316l医用不锈钢材料经过步骤s2的强化预处理后，其表面残余压应力分布均匀，且残余压应力为230mpa，符合要求，无需重复步骤s2即可进行下一步。
65.s4、脉冲射流空泡结合阳极氧化深梯形微孔制造；将经过步骤s3检测且符合要求的316l医用不锈钢材料放入阳极氧化池中，如图3所示，在阳极氧化过程中引入脉冲射流空泡，增强流体运动和介质交换，使微孔深处发生阳极氧化反应，从而使微孔的深径比更大。根据微孔的制造要求，在阳极氧化池中开展阳极氧化和脉冲射流空泡耦合，将316l医用不锈钢材料放置于阳极，且其加工面周围均匀设置多个多自由度的喷嘴，泵将阳极氧化池中的电解液循环抽出通过多个喷嘴形成射流，射流按照固定频率喷向316l医用不锈钢材料的加工面。
66.在此过程中，控制反应温度在5℃，采用稳压直流电源进行阳极氧化，阳极氧化条件参数具体包括：阳极氧化电压为25-32v，阳极氧化时间为8-16min，电解液为0.3mol/l的草酸溶液，射流压力为7-12mpa，射流靶距为85mm，射流频率为0.5hz，喷嘴在电解液中的淹没深度为30cm。其中，射流期间阳极氧化电压减半，避免已生成的多孔氧化膜发生溶解。而阳极氧化电压、阳极氧化时间以及射流压力可以根据后续微孔检测结果进行相应的调整。在本实施例中，阳极氧化电压选用32v，阳极氧化时间为8min，射流压力为12mpa。
67.s5、超声波清洗后处理；取出316l医用不锈钢材料，依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，超声波清洗频率为43khz，输出功率密度为0.6w/cm2，超声波清洗时间为3min，确保316l医用不锈钢材料表面清洗干净。清洗后将316l医用不锈钢材料干燥，完成清洗后处理。
68.s6、观察检测微孔大小和深度；将经过步骤s5处理的316l医用不锈钢材料取样，获得样品表面和截面，在扫描电子显微镜下观察316l医用不锈钢材料样品表面，统计微孔大小和数量，利用原子力显微镜、超景深显微镜、共聚焦显微镜、扫描电子显微镜中的一种或
多种观察316l医用不锈钢材料样品表面和截面，统计微孔深度；判断微孔是否满足制造要求，若未达到制造要求，则取残余压应力合格的新样重复步骤s4-s5，并调整步骤s4中的阳极氧化电压、阳极氧化时间以及射流压力，直至微孔满足制造要求，即可确定阳极氧化条件的优化参数。而微孔满足制造要求的条件为微孔数量不低于普通阳极氧化产生的微孔数量，且90％以上的微孔开口直径达到90-500nm，微孔深度达到400-1650nm，微孔深径比大于3。
69.在本实施例中，如图4(c)和图4(d)所示，经过步骤s4处理后生成的微孔数量多于普通阳极氧化反应产生的微孔数量，微孔开口直径达到95-500nm、微孔深度达到330-1650nm的微孔数量占微孔总数量的93.27％，微孔深径比大于3的占94.18％，且微孔平均深径比达到3.34，满足制造要求。
70.s7、药物填充封孔；在达到制造要求的316l医用不锈钢材料表面涂覆药物，利用阳极氧化膜的吸附能力填充封孔。
71.本发明的工作原理和使用方法：
72.如图2所示，本发明通过连续射流空泡预处理，在316l医用不锈钢材料表面进行淹没射流冲击，射流空泡溃灭的冲击波和微射流水锤作用强化了基体表面，提高了316l医用不锈钢材料表面残余压应力并细化了表面晶粒，构建了梯度强化层，确保316l医用不锈钢材料表面残余压应力足够且分布均匀，从而提高之后阳极氧化膜的成膜质量和膜基结合质量，有利于提高阳极氧化膜的抗磨损等机械性能和耐腐蚀的性能，而且原位生成的阳极氧化膜保留了表层的优异机械性能。
73.其中，316l医用不锈钢材料表面残余压应力随射流压力的变化趋势如图5所示，可以根据实际残余压应力的需求在步骤2中选择合适的射流压力。
74.如图3所示，由于连续射流空泡预处理在316l医用不锈钢材料表面构建了梯度强化层，越靠近材料表面的地方强化程度越高，因此后续采用脉冲射流空泡结合阳极氧化制造微孔时，微孔越靠近材料表面强化程度高的地方内径越小，也就是最后生成的微孔截面呈梯形结构。而梯形结构的微孔相较于普通圆孔具有更好的药物储存能力，且药物缓慢释放能力也显著提高。
75.如图3所示，本发明在微孔制造时，采用脉冲射流空泡结合阳极氧化，在阳极氧化过程中，引入脉冲性淹没射流，射流空泡溃灭产生的微射流和冲击波增强了流体运动和介质交换，提高了离子运动速度，促进电化学反应的进行，在微射流运动和压力梯度下，促进阳极氧化反应向微孔深处进行，增加了微孔的深度，保证微孔的深径比，从而提高316l医用不锈钢材料的载药能力，并优化药物释放过程，避免微孔较大且浅，药物会快速释放。如图4所示，通过对比发现，本发明实施例一至实施例三制造的微孔开口直径、深度、数量及深径比均优于普通阳极氧化方法制造的微孔。
76.另外，如图3所示，脉冲射流空泡溃灭引起冲击波，增加了阳极氧化膜的残余压应力，稳定了微孔通道，提高了阳极氧化膜的机械性能，预防药物释放过程中的316l医用不锈钢材料表面开裂和机械损伤。
77.综上，本发明将射流空泡和阳极氧化结合在一起，实现了工艺的耦合增强，促进了多孔阳极氧化膜的优化，使其更加适用于在生物体内的药物储存携带与释放，显著提高316l医用不锈钢材料制成的药物洗脱载药支架的品质。
78.上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，其特征在于：具体包括如下步骤：s1、超声波清洗去污；将316l医用不锈钢材料依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，去除316l医用不锈钢材料表面杂质污物；s2、连续射流空泡强化预处理；将经过超声波清洗的316l医用不锈钢材料放入纯水中，将喷嘴对准316l医用不锈钢材料的加工面进行淹没射流冲击，淹没射流产生的空泡破裂形成微射流作用于316l医用不锈钢材料表面，对316l医用不锈钢材料表面进行射流冲击强化，使其表面产生残余压应力且表面晶粒细化，构建梯度强化层；在此过程中，喷嘴的射流压力为20-30mpa，靶距为70mm，冲击时间为5-10min，喷嘴的淹没深度为30cm；s3、残余压应力检测；通过x射线残余应力仪检测强化预处理后316l医用不锈钢材料表面的残余压应力大小和分布，保证残余压应力分布均匀，且残余压应力为200-230mpa；若316l医用不锈钢材料表面残余压应力未达到要求，则重复步骤s2，并调整喷嘴射流压力和冲击时间，直至316l医用不锈钢材料残余压应力符合要求；s4、脉冲射流空泡结合阳极氧化深梯形微孔制造；将经过步骤s3检测且符合要求的316l医用不锈钢材料放入阳极氧化池中，在阳极氧化池中进行阳极氧化和脉冲射流空泡耦合；将316l医用不锈钢材料放置于阳极，控制反应温度在5℃，采用稳压直流电源进行阳极氧化，并通过泵将阳极氧化池中的电解液循环抽出形成射流，并按照固定频率喷向316l医用不锈钢材料的加工面，且射流期间阳极氧化电压减半；在此过程中，阳极氧化条件参数包括：阳极氧化电压为25-32v，阳极氧化时间为8-16min，电解液为0.3mol/l的草酸溶液，射流压力为7-12mpa，射流靶距为85mm，射流频率为0.5hz，喷嘴的淹没深度为30cm；s5、超声波清洗后处理；取出316l医用不锈钢材料，依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声波清洗，清洗后进行干燥，完成清洗后处理；s6、观察检测微孔大小和深度；将经过步骤s5处理的316l医用不锈钢材料取样，获得样品表面和截面，在扫描电子显微镜下观察316l医用不锈钢材料样品表面，统计微孔大小和数量，利用原子力显微镜、超景深显微镜、共聚焦显微镜、扫描电子显微镜中的一种或多种观察316l医用不锈钢材料样品表面和截面，统计微孔深度；判断微孔是否满足制造要求，若未达到制造要求，则取残余压应力合格的新样重复步骤s4-s5，并调整步骤s4中的阳极氧化电压、阳极氧化时间以及射流压力，直至微孔满足制造要求；s7、药物填充封孔；在达到制造要求的316l医用不锈钢材料表面涂覆药物，利用阳极氧化膜的吸附能力填充封孔。2.根据权利要求1所述的一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，其特征在于：所述步骤s1中，超声波清洗频率为26-30khz，输出功率密度为0.3-0.6w/cm2，超声波清洗时间为3-8min，确保316l医用不锈钢材料表面清洗干净。3.根据权利要求1所述的一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述喷嘴通过泵抽取作业空间内的纯水循环作业形成射流，且所述喷嘴在316l医用不锈钢材料的加工面均匀设置有多个。4.根据权利要求1所述的一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，其特征在于：所述步骤s4中，脉冲射流采用多个多自由度喷嘴，且多个所述喷嘴均匀设置在316l医用不锈钢材料的加工面周围。
5.根据权利要求1所述的一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，其特征在于：所述步骤s5中，超声波清洗频率为37-43khz，输出功率密度为0.3-0.6w/cm2，超声波清洗时间为2-5min，确保316l医用不锈钢材料表面清洗干净。6.根据权利要求1所述的一种316l医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，其特征在于：所述步骤s6中，微孔满足制造要求的条件为微孔数量不低于普通阳极氧化产生的微孔数量，且90％以上的微孔开口直径达到90-500nm，微孔深度达到400-1650nm，微孔深径比大于3。

技术总结

本发明提供了一种316L医用不锈钢上载药深梯形微孔的制造方法，涉及生物医用金属材料复合特种制造技术领域，具体包括如下步骤：S1、超声波清洗去污；S2、连续射流空泡强化预处理；淹没射流在材料表面进行射流冲击强化，使其表面产生残余压应力且表面晶粒细化，形成梯度强化层；S3、残余压应力检测；S4、脉冲射流空泡结合阳极氧化深梯形微孔制造；脉冲射流空泡耦合阳极氧化，获得较大深径比微孔；S5、超声波清洗后处理；S6、观察检测微孔大小和深度；S7、药物填充封孔。本发明将射流空泡和阳极氧化结合，实现工艺的耦合增强，形成梯形阳极氧化微孔，提高微孔药物储存和缓慢释放能力，提高微孔深度和残余压应力，改善成膜质量，提高材料抗损伤能力。伤能力。伤能力。