[发明专利]一种医用生物涂层的冷喷涂制备方法

说明书

本发明涉及一种医用生物涂层的冷喷涂制备方法，其特征在于包括以下步骤：a)对医用合金基材表面依次进行除油、干燥、喷砂、超声清洗处理；b)选取纯钽粉末作为冷喷涂粉末，并对粉末进行真空干燥；c)将步骤a)处理后的所述合金基材固定在喷涂夹具上，再将经过步骤b)处理的所述冷喷涂粉末装入冷喷涂设备的送粉器中，设定喷涂工艺参数后，用冷喷涂工艺在所述合金基材表面制备钽涂层，所述喷涂工艺参数为：工作气体和送粉气体为氮气、氦气或氮氦混合气体，喷涂压力为2～4MPa，温度为500～800℃，喷涂距离为10～50mm，喷枪移动速度为100～500mm/s，送粉速率为0.5r/min～3r/min。该种制备方法制得的钽涂层性能更好。

技术领域

本发明涉及一种生物涂层的制备方法，尤其涉及一种医用生物涂层的冷喷涂制备方法。

背景技术

随着全球人口老龄化进程加快、中青年意外创伤的增加，人们对器官的缺损修复以及移植也越来越重视。而由于自体组织移植作为修复材料的来源受到限制并存在诸多弊端，材料领域的研究者与医务工作者均把目光集中到各种人工关节假体上，金属材料在医用人工关节假体方面占有极其重要的地位，目前临床应用的金属材料主要包括：钛合金、不锈钢、钴基合金及镍钛形状记忆合金等。临床应用结果表明，这些合金在使用过程中存在很多问题，如生物相容性差，组织反应严重；耐蚀性差，有害金属离子的释放可能引发组织变异及恶性肿瘤；弹性模量高，易产生应力遮挡等。

针对以上合金在使用过程中存在问题，金属涂层及生物陶瓷涂层是假体表面处理的主要方向，分别以Ti涂层及羟基磷灰石(HA)为代表。它们一般是通过等离子喷涂的工艺将Ti金属及HA陶瓷喷涂在不锈钢或Ti金属基体表面，但HA涂层在等离子喷涂制备过程中存在分解、非晶态磷酸钙等问题，并且HA涂层本身较低的断裂韧性仍然限制着植入体的长期稳定性；而Ti涂层虽然在表面机械强度、耐腐蚀以及假体晚期稳定性方面优于HA涂层，但在假体植入早期，Ti涂层与HA涂层在骨诱导功能方面还存在一定差距，临床长期的观察也发现Ti涂层关节假体存在涂层脱落而导致假体松动的现象。

钽被称为“亲生物金属”，因具有优异的化学稳定性和抗腐蚀性以及良好的生物相容性、骨再生能力，已成为外科植入体材料领域的研究热点。目前制备钽涂层的方法主要有磁控溅射、化学气相沉积、热喷涂等，例如公开号为CN105013020A的中国发明《一种钽涂层椎弓根螺钉》用气相沉积法制得2～4μm厚度的钽涂层；公开号为CN106421892A的中国发明《一种钛基钽涂层生物支架材料及其制备方法》用等离子喷涂技术制得80-150μm厚度的钽涂层；虽然以上方法可以制备出钽涂层，但上述方法存在工艺重现性差、价格高、膜层中含有微孔、裂纹等缺点；并且其中大部分方法难以制得厚度较大的涂层，长期使用过程中涂层容易磨损露出基体金属，虽然等离子喷涂等方法能够制得厚度较大的涂层，但该种涂层结合力较差且容易开裂；另外，热喷涂沉积过程中高温容易使喷涂材料发生氧化，降低涂层性能，并且高温会影响基体的性能。这使得传统涂层制备工艺难以满足对高性能医用生物涂层的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种使得涂层的性能更好的医用生物涂层的冷喷涂制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种医用生物涂层的冷喷涂制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a)对医用合金基材表面依次进行除油、干燥、喷砂、超声清洗处理；

b)选取纯钽粉末作为冷喷涂粉末，并对粉末进行真空干燥；

c)将步骤a)处理后的所述合金基材固定在喷涂夹具上，再将经过步骤b)处理的所述冷喷涂粉末装入冷喷涂设备的送粉器中，设定喷涂工艺参数后，用冷喷涂工艺在所述合金基材表面制备钽涂层，所述喷涂工艺参数为：工作气体和送粉气体为氮气、氦气或氮氦混合气体，喷涂压力为2～4MPa，温度为500～800℃，喷涂距离为10～50mm，喷枪移动速度为100～500mm/s，送粉速率为0.5r/min～3r/min。