一种柜式表层离子原位负载装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本新型属于金属材料表面改性领域，具体的是一种应用于金属材料表面特定离子的负载改性的电化学装置。
【背景技术】
[0002]生物医用金属材料是用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类特殊功能材料。
[0003]目前，已经成熟市场化的生物医用金属材料有不锈钢、钴铬合金和钛及钛合金，然而，金属材料本身缺乏生物活性，很难和生物体组织结合，且在临床过程中，容易感染细菌，引发炎症，导致植入失败。
[0004]解决的途径是对这些金属材料进行表面的结构和组分改性，增加其生物相容性，赋予其抗菌性。常见的结构改性为在金属表面制备具有微米或者纳米结构的金属或者陶瓷层，如利用阳极氧化法在钛及钛合金表面制备具有整齐均匀的二氧化钛纳米管密排阵列的陶瓷层，其结果可大大提高细胞的黏附和伸展，提高钛及钛合金的生物相容性。
[0005]而在生物医用金属材料表面的组分改性上，通常是利用各种手段在金属材料表面进行功能分子的负载，使其具有特定功能，对于分子量比较大的有机分子，通常采用溶胶凝胶法，在金属材料表面浸渍后，通过旋转/加热或者自然挥发，去除溶剂，即可实现功能分子在金属材料表面的负载，比如在不锈钢血管支架表面通过药物载体进行抗凝血药物的负载；而对于无机分子或者金属离子的负载，可选用的方法较多，有等离子喷涂、离子注入、磁控溅射、电化学原位沉积等等，比如利用等离子喷涂在钛及钛合金表面进行羟基磷灰石陶瓷层的制备，用离子注入法向不锈钢表层注入铜、银离子，使不锈钢材料具有抗菌性。
[0006]电化学原位沉积是以金属材料作为阴极，在含有功能分子的离子形式的电解液中，通过电压强度、电流密度和沉积时间的调节，使功能分子负载于金属材料表面结构上，或者在金属材料表面形成特定的功能层，由于有机分子的电中性，于电解液中使其附带正电荷较为困难，因此该方法多用于对无机分子和金属离子的负载过程中，比如在硝酸银溶液中，于较低电压下(3~5V)经过较短时间(5分钟以内)，即可使银离子负载于钛及钛合金表面的纳米管结构中，提高其抗菌性能，而在含有钙离子和磷酸根离子的溶液中，通过电压和时间的调整，也可在金属材料表面负载上磷灰石层，增强其生物相容性。这种方法比较于等离子喷涂和离子注入法的优点在于，其不仅仅可以用于平整表面的功能分子的负载，还可应用于具有复杂表面结构的材料中，而对材料表面造成的损伤比较小，同时，有利于抗菌离子的释放。
[0007]现有的电化学原位沉积设备只是对电解槽的简易改良，由电解槽、预设惰性阳极、直流电源、导线和夹子组成，在每次使用时，所需改性金属材料用夹子固定于电解槽中，与惰性阳极相对，可见，这类装置的缺点每次使用夹子固定金属材料时存在位置偏移，导致多次负载间存在工艺差异，而且现有电解槽均为独立的且容积都较大，在使用时，需要配置超过量的电解液，对于硝酸银这类贵试剂来讲是种很大程度的浪费，另外，由于每次负载时，所需改性金属材料都需要用夹子固定，会使得金属材料有一部分在电解液外，造成金属材料的部分浪费。
【发明内容】
[0008]本实用新型为了解决上述问题，提供了一种柜式的小型、多槽、电极工作距离固定的恒流电化学原位负载装置，其具体的由直流电源、导线和柜式工作池组成，其中所述的直流电源一侧设有 ^板；所述的柜式工作池包括长方体形有机玻璃壳体、电极板和密封板，其中有机玻璃壳体为多层板结构，其与直流电源上卡板位于同侧的开口端为进样端，与开口端相对的一端为中空且上端开口的装液夹板，该装液夹板与多层板体及另外两个侧板组成多层小型工作舱，且在靠近每层工作舱底部的位置开有进液口，进样端设有密封板，密封板可穿过多层板近开口端的内设有密封胶垫的板槽，且密封板与壳体外壁接触的部位也设有密封胶垫，密封板下端设有旋转把手，使用人员可以通过转动旋转把手控制密封板是否卡在直流电源的卡板上，所述的电极板嵌套在工作舱的每层板体中央，最下层电极板直接与直流电源的阴极相接；所述的导线贯穿于有机玻璃壳体一侧侧板内，连接有机玻璃壳体最上层电极体与直流电源阳极。
[0009]在尺寸上，电极板大小以比所要负载样品的面积稍大为宜，形状可以是圆形也可以是矩形，工作舱高度以略高于所要负载样品高度为宜，工作舱层数在保证整体负载装置平衡性的前提下，尽量多些，以满足大批量的样品处理能力。
[0010]其使用步骤为:
[0011]1、转动密封板的旋转把手，下拉，将所有工作舱舱门打开。
[0012]2、将样品送至每层工作舱的电极板上。
[0013]3、上推密封板，关闭所有舱门，转动旋转把手，使其卡进直流电源与有机玻璃壳体之间的缝隙，将工作舱密封。
[0014]4、从装液口注入电解液，使电解液装满所有工作舱。
[0015]5、设定电流强度和工作时间，开启电源。
[0016]6、计时结束后，倾斜负载装置，将电解液从装液口排出。
[0017]7、转动密封板旋转把手，下拉，将所有工作舱舱门打开。
[0018]8、取出样品，上推密封板，关闭所有舱门，转动旋转把手，使其卡进直流电源与有机玻璃壳体之间的缝隙，将工作舱密封。
[0019]9、从装液口注入去离子水，摇晃负载装置，倾斜负载装置，排出去离子水，如此重复二次。
[0020]10、转动密封板旋转把手，下拉，旋转把手卡在直流电源的卡板上，静置或风机烘干工作舱，使用结束。
[0021]由上述可知，本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果:
[0022]1、本实用新型可轻易实现多个工作舱串联等工作距离恒流负载，可以保证多个工件在相同条件下进行相同离子的负载，既可以保证生产中产品的均一性，也可以用到质量校准中用来保证反应条件的一致性。
[0023]2、本实用新型电极工作距离短，负载所需电压低时间短，工作效率高，电源利用率尚O
[0024]3、本实用新型轻便小巧，便携且操作简单，且节约电解液使用量。
[0025]4、本实用新型的电极板实现了 “一板两用”，即在上下两个工作舱中，分别作为阴极和阳极发挥作用，提高电极的利用率。
[0026]5、本实用新型电解液与样品是包围和被包围式的存在方式，负载面积充分且均匀，不存在因夹持等造成的负载空白区。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型实施例1的侧视图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本使用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明，应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0029]如图1所示，为钛片载银的电化学负载装置，由直流电源(1)、导线(2)和柜式工作池(3)组成，其中所述的直流电源(I) 一侧设有一卡板(11);所述的柜式工作池(3)包括长方体形有机玻璃壳体、电极板(31)和密封板(34)，其中有机玻璃壳体为4层板结构，其与直流电源(I)上卡板(11)位于同侧的开口端为进样端，与开口端相对的一端为中空且上端开口的装液夹板，该装液夹板与4层板体及另外两个侧板组成3层小型工作舱，且在靠近每层工作舱底部的位置开有进液口(32)，密封板(34)位于进样端端口，穿过4层板近开口端的内设有密封胶垫的板槽(35 )，且密封板(34)与壳体外壁接触的部位也设有密封胶垫，密封板(34)下端设有旋转把手，所述的电极板(31)嵌套在工作舱的每层板体中央，最下层电极板(31)直接与直流电源(I)的阴极相接；所述的导线(2)贯穿于有机玻璃壳体一侧侧板内，连接有机玻璃壳体最上层的电极板(31)与直流电源(I)阳极。
[0030]其使用步骤为:
[0031]1、转动密封板(34)的旋转把手，下拉，将所有工作舱舱门打开。
[0032]2、将3片钛片送至每层工作舱的电极板上。
[0033]3、上推密封板(34)，关闭所有舱门，转动旋转把手，使其卡进直流电源(I)与有机玻璃壳体之间的缝隙，将工作舱密封。
[0034]4、从装液口( 33 )注入电解液，使电解液装满所有工作舱。
[0035]5、设定电流强度和工作时间，开启电源。
[0036]6、计时结束后，倾斜负载装置，将电解液从装液口(33)排出。
[0037]7、转动密封板(34)旋转把手，下拉，将所有工作舱舱门打开。
[0038]8、取出钛片，上推密封板(34)，关闭所有舱门，转动旋转把手，使其卡进直流电源
(I)与有机玻璃壳体之间的缝隙，将工作舱密封。
[0039]9、从装液口(33)注入去离子水，摇晃负载装置，倾斜负载装置，排出去离子水，如此重复二次。
[0040]10、转动密封板(34)旋转把手，下拉，旋转把手卡在直流电源(I)的卡板上，静置或风机烘干工作舱，使用结束。
【主权项】
1.一种柜式表层离子原位负载装置，包括直流电源和导线，其特征是，还包括有柜式工作池，所述的直流电源一侧设有一个卡板，所述柜式工作池包括长方体形有机玻璃壳体、电极板和密封板，其中有机玻璃壳体为多层结构，其与直流电源上卡板位于同侧的开口端为进样端，与开口端相对的一端为中空且上端开口的装液夹板，该装液夹板与多层板体及另外两个侧板组成多层小型工作舱，且装液夹板在靠近每层工作舱底部的位置开有进液口，所述进样端设有密封板，密封板可穿过多层板近开口端的内设有密封胶垫的板槽，且密封板与壳体外壁接触的部位也设有密封胶垫，密封板下端设有旋转把手，所述的电极板嵌套在工作舱的每层板体中央，最下层电极板直接与直流电源的阴极相接；所述的导线贯穿于有机玻璃壳体一侧侧板内，连接有机玻璃壳体最上层电极体与直流电源阳极。
2.根据权利要求1所述的一种柜式表层离子原位负载装置，其特征是，所述的电极板为圆形。
3.根据权利要求1所述的一种柜式表层离子原位负载装置，其特征是，所述的电极板为矩形。
【专利摘要】本实用新型提供一种柜式表层离子原位负载装置，属于金属材料表面改性领域，能实现金属离子及某些功能离子在金属材料表面的负载，本实用新型由直流电源、导线和多层柜式工作池组成，轻便小巧，便携且操作简单，且电解液使用量少，工作效率和设备利用率高，负载充分且均匀，不存在负载空白区。
【IPC分类】C25D17-00
【公开号】CN204325530
【申请号】CN201420810380
【发明人】李军, 罗春花
【申请人】黔南民族师范学院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月21日