[发明专利]一种多孔镍钛/羟基磷灰石复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔镍钛/羟基磷灰石复合材料的制备方法，属于生物医用材料制备技术领域。

背景技术

近年来，在人造植入生物医用金属材料中，作为智能材料的多孔NiTi形状记忆合金的开发，因其具有形状记忆效应、超弹性及与人骨弹性模量更为匹配的力学性能的综合特性，可以有效的解决目前镍钛（NiTi）形状记忆合金临床应用中存在的应力屏蔽与力学适配问题，为NiTi合金在医疗方面开辟了崭新的应用前景。但是，多孔NiTi形状记忆合金缺乏生物活性，没有主动修复功能。在植入人体后，植入体与难以与机体组织形成强有力的化学骨性结合，长期使用会产生松动现象，导致植入失败，对病人造成了极大的痛苦。基于以上存在的问题，通常需要对生物医用多孔NiTi进行改性，赋予其一定的生物活性，从而改善和提高其植入效果。

羟基磷灰石（HA），是人骨的主要组成部分，具有优异的可降解吸收性和成骨诱导性。目前采用较多的方法是利用等离子喷涂法、溶胶-凝胶法、电泳沉积法等在多孔NiTi表面制备HA活性涂层，赋予植入体材料良好的骨结合能力以使其能同组织形成一定的骨性结合。然而，对于具有优异的互连多孔结构的NiTi合金，使用上述方法制备的HA涂层往往无法均匀的深入至孔隙内部，若将上述材料植入人体后，体液易沿着涂层与基体机械结合的缝隙渗透到界面处，造成界面腐蚀涂层剥落。针对当前存在的问题，本发明提出生物医用多孔NiTi合金和生物活性陶瓷复合化的思路，在多孔NiTi合金中添加HA生物活性陶瓷制备成复合材料。利用多孔NiTi良好的力学、超弹性及形状记忆性，结合HA陶瓷优良的生物活性，使得种植体不仅具有多孔NiTi的高强度、超弹性及形状记忆性，又具有良好的生物活性和骨结合能力，使其与人体骨的功能更为接近。

同时，本专利还提出采用放电等离子快速烧结（SparkPlasmaSintering，SPS）技术作为该复合材料的制备方法，利用SPS技术升降温速度快（100℃min^-1以上），烧结时间短（从升温到保温结束一般在15min左右）、烧结温度低，制备过程洁净等优点，实现对多孔NiTi-HA超弹性复合材料组织与结构的调控与优化，制备出成分纯净、孔隙参量可控、力学性能与人体骨组织匹配，生物相容性和成骨活性优异的多孔NiTi-HA超弹性复合材料，可作为良好的人造医用支架或整形矫正材料，实现在临床上的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有NiTi类医用材料和制备技术存在的不足，提供一种成分纯净、组织均匀、孔隙参量可控、力学性能和超弹性与人体骨组织匹配，生物相容性和成骨活性优异的多孔NiTi-HA超弹性复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）制备Ni-Ti金属粉末：将将粒度为25～75μm的Ni金属粉末和粒度为25～45μm的Ti金属粉末混合均匀后得到Ni-Ti金属粉末，在Ni-Ti金属粉末中Ni的质量百分比为58.80%～54.08%，Ti的质量百分比为41.20～45.92%；

（2）制备Ni-Ti-HA粉末：将步骤（1）中的得到的Ni-Ti金属粉末和粒度为100~150nm的HA粉末混合均匀后得到Ni-Ti-HA粉末，Ni-Ti-HA粉末中，Ni-Ti混合金属粉末的质量百分比为70%～90%，HA的质量百分比为30%～10%

（3）添加成孔因子：将步骤（2）中的得到的Ni-Ti-HA粉末与NH₄HCO₃粉末在混料机内混合120～240min，得到混合粉末，在混合粉末中Ni-Ti-HA粉末的质量百分比为95%～75%、NH₄HCO₃粉末的质量百分比为5%～25%，平均粒度为100～700μm；

（4）制备高密度复合材料块体：将步骤（3）得到的混合粉末装入不锈钢模具中，在单向压力下冷等静压成型，退模后得到复合材料块体压坯；

（5）制备多孔镍钛/羟基磷灰石复合材料：将步骤（4）中块体压坯装入石墨模具中，然后置于放电等离子烧结炉中，系统真空抽至2～6Pa后进行烧结，烧结完成后自然冷却至室温，退模即得到多孔镍钛/羟基磷灰石复合材料。

优选的，本发明步骤（1）中制备合金原料粉体通过球磨的方法制备得到，球磨机混粉过程的真空度为6～10Pa，球磨时间为10～24小时。

优选的，本发明步骤（1）中Ni金属粉末纯度大于等于99.9%，Ti金属粉末纯度大于等于99.7%。