[发明专利]一种采用复合技术制备钛基表面HA涂层的方法

说明书

本发明公开了一种采用复合技术制备钛基表面HA涂层的方法，具体包括如下步骤：步骤一：选用钛合金板作为基体材料，用砂纸打磨再使用丙酮将钛合金板表面清洗干净；步骤二：将羟基磷灰石粉末、钛粉末和氧化钇粉末按照48.4％：50％：0.6％的质量比均匀混合，并预先均匀铺设在钛合金板的表面；步骤三：用激光熔覆技术将步骤二中钛合金表表面预置的混合粉末熔覆；步骤四：在步骤三形成的混合粉末涂层的表面进行等离子喷涂；本发明采用激光熔覆技术制备出羟基磷灰石粉末、钛粉末和氧化钇粉末熔覆后形成的混合粉末过渡层，实现基体与表面层之间成分和结构上的过渡，以利于涂层与基体之间实现较高的结合强度，并减少残余应力。

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，更具体的说，尤其涉及一种采用复合技术制备钛基表面HA涂层的方法，该方法用于制备骨组织植入物。

背景技术

钛及钛合金因其优良的综合力学性能与加工性能，在较早时期就被人们将其作为人体硬组织的修复和骨科植入物的材料。然而，当纯金属或其金属合金植入到体内后，由于体内环境具有一定的腐蚀性，因此金属植入物表面氧化膜会受到影响和破坏，光鲜的金属表面会暴露于体液中，金属材料释放出大量的金属离子到体液中，释放出的金属离子导致各种对人体健康有害的现象产生，如金属过敏、肉芽肿瘤，甚至肝癌。为了更好地制备出理想的植入物假体，根据临床的需要，在金属表面制备涂层，一方面保留金属优良的力学性能，另一方面发挥陶瓷涂层的生物相容性。

羟基磷灰石(HA)涂层作为一种生物活性陶瓷涂层，在植入物植入人体以后，HA涂层会与人体骨组织相互作用，从而形成骨性结合。HA涂层由于其成分与人体骨成分相似，并且具有优良的生物活性以及无毒、无害、不致癌等优点，同时对骨组织具有良好的诱导生长作用，因此成为了骨科植入物最主要的制作材料。

目前制备HA涂层的方法有：热喷涂、脉冲激光烧蚀动态混合、浸涂法、溶胶-凝胶法、电泳沉积法、仿生涂层、热等静压等。在上述这些方法中，等离子喷涂由于其制备的涂层与其他涂层比较具有更好的性能，是唯一一种被美国食品与药品管理局(FDA)批准来制备生物医学涂层的方法，但是利用等离子喷涂的方法制备的HA涂层存在以下缺点：

1、HA涂层的基本材料-HA粉末在高温的条件下容易分解；

2、等离子喷涂制备的HA涂层，其涂层与基体之间结合类型为机械结合，因此结合强度较低，HA涂层容易脱落；

3、HA涂层在体内短期内能表现出较好的性能，但从长期来看，由于HA涂层在体液中的易溶解性，不具备优良的长期稳定性。

激光熔覆作为表面改性技术得到了快速的发展，其作为一种表面改性技术已广泛应用于航空、航海，化学工业级生物医学装置，而制备的生物陶瓷涂层也表现出较大的优越性。但是激光熔覆的制备方法也不是完美的，其在制备过程钟也存在一些问题，如高温条件下HA易分解，在XRD中主要观察到的是HA分解后的一些杂相，需要进行热处理来重新结晶生成HA。

因此，设计一种充分利用激光熔覆和等离子喷涂这两种表面改性技术的优先，结合这两种技术制备出具有更好综合性能的钛基表面HA涂层的方法显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于激光熔覆和等离子喷涂这两种表面改性技术在单独制备HA涂层时往往不能满足临床需求的问题，提出了一种采用复合技术制备钛基表面HA涂层的方法，结合激光熔覆和等离子喷涂这两种表面改性技术的优点，弥补彼此的不足，制备出综合性能更好，长期稳定性更好的涂层。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种采用复合技术制备钛基表面HA涂层的方法，该方法选用羟基磷灰石粉末和钛粉末，采用激光熔覆和等离子喷涂技术相结合的方法在钛合金板表面制备HA涂层，具体包括如下步骤：

步骤一：选用钛合金板作为基体材料，用砂纸打磨钛合金板的表面去除钛合金板表面的氧化层，再使用丙酮将钛合金板表面清洗干净；