[发明专利]一种医用材料的制备方法

说明书

本发明涉及人造关节或人造骨骼用的材料制备方法，具体涉及钛合金，通过一定的制备工艺，以达到提高钛合金耐磨性，以及降低钛合金有害性的技术效果。

技术领域

本发明涉及人造关节或人造骨骼用的材料制备方法。

背景技术

钛合金耐蚀性好、比强度高、弹性模量较低、耐疲劳、生物相容性好等特点，被广泛应用于肢体植入、替代性功能材料、牙科、医疗器械等相关领域。

当前人造钛合金用于关节骨骼等领域，但是随着时间的推移，植入人体的钛合金结构材料会发生强度的改变，比如在活动关节领域，由于经常摩擦，导致钛合金磨损严重，同时钛合金的部分元素具有一定的毒素，时间一长容易溶于血液，影响患者健康。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出了一种新的制备医用材料的方法，以达到提高钛合金耐磨性，以及降低钛合金有害性的技术效果。

将钛合金制粉，之后采用电子束或激光将钛合金熔化，进行元素蒸发，然后筛选出有毒元素，冷却凝固成块，然后对块状钛合金进行等温锻造，以获得相应力学性能的结构产品，比如关节、假牙等。主要包含以下步骤：

步骤一，制粉，将钛合金用超声清洗表面，然后表面抛光，去除杂质，将处理好的钛合金，高温熔融，冷却，然后利用惰性气体吹扫形成微米级别的粉末；

步骤二，去毒性，利用电子束选区熔化元素挥发可控技术或激光选区熔化元素挥发可控技术，对钛合金进行熔化，根据选区熔化设备参数柔性可调的优势，不仅可以在建造方向制造梯度结构，同时可在水平截面上制造梯度结构，而且成分的配比可以根据工艺参数随时进行在线调整，将毒性降到最低水平，然后在真空环境下冷却凝固获得块状钛合金；

步骤三，等温锻造，将步骤三所述的块状钛合金，进行等温锻造，锻造过程包括预热过程。

实施例1.

TC4，电子束熔化

TC4合金以前优良的性能，广泛应用于医药领域等，但是耐磨性能需要进一步提高，且钒元素对人体有害，应该降低其含量，本实施例利用电子束选区熔化TC4合金，对TC4中的钒元素进行可控挥发，将钒元素的含量降低到2%以下。

步骤一，制粉，将钛合金TC4用超声清洗表面，然后表面抛光，去除杂质，将处理好的钛合金，高温熔融，冷却，然后利用惰性气体吹扫形成微米级别的粉末，粉末粒径为10-30微米；

步骤二，去毒性，利用电子束选区熔化元素挥发可控技术，对步骤一中的钛合金粉末进行熔化，采用同轴或侧向的同步铺粉方式，利用电子束为熔化热源，其中，功率为2000W，热源直径为200 μm，扫描速度为200-600 mm/s，其中加热温度为1800-2000℃，对于熔化后的合金进行钒元素的筛选分离，分离设备及方法可以采用现有技术（专利号为：CN2020102619030，一种稀贵金属分离装置）；然后在真空环境下冷却凝固获得块状钛合金；

步骤三，等温锻造，将步骤三所述的块状钛合金，进行等温锻造，锻造过程包括预热过程。

所述预热过程采用分段加热，在第一阶段，把坯料缓慢加热到500-650℃，在第二阶段快速加热到700℃-800℃，在第三阶段保温，使坯料温度均匀到800℃，然后迅速转移到等温锻造模具的型腔中，进行等温锻造。其中所述第一阶段的加热时间为15-30分钟，第二阶段的加热时间为2-5分钟，第三阶段保温时间为1分钟，转移时间控制在5秒以内。