[发明专利]钛涂层的气流磨预处理和微量氢辅助烧结方法

说明书

本发明钛涂层的气流磨预处理和微量氢辅助烧结方法涉及一种提高钛颗粒与基体结合强度的气流磨处理和微量氢辅助烧结协同加工方法。包括两个步骤：一是将待处理的粉末颗粒放入流化床式气流磨设备中，然后通入4N高纯氩气，再通入4N高纯氢气至0.105~0.110MPa，打开高压泵使气体产生内循环运动，流化床中气流以速度为300米/秒~500米/秒气流磨10分钟~120分钟，气流磨结束后筛选合适粒度的钛粉末颗粒作为涂层用粉末颗粒备用；二是在清洗洁净后的植入物表面采用符合植入物技术要求的钛粉末颗粒放置于植入物表面，将处理好的植入物移入真空炉中，打开高真空系统，升温到烧结温度1000～1400℃，在烧结温度保温，降温至室温，取出已烧结钛珠涂层的植入物，清洗，包装即可。

技术领域

本发明钛涂层的气流磨预处理和微量氢辅助烧结方法涉及一种提高钛颗粒与基体结合强度的气流磨处理和微量氢辅助烧结协同加工方法，是一种开放式多孔钛涂层的制备方法，属于粉末冶金材料、生物材料领域。适用于提高骨科、牙科等植入物性能，尤其是提高植入物表面多孔钛涂层与钛合金基体的结合强度。

背景技术

植入物涂层技术经过多年的发展，逐步成熟。以人工关节为例，当今成熟的工艺主要有空气等离子喷涂工艺、真空等离子喷涂工艺、真空烧结工艺和电化学工艺，涂层材料主要有钛、羟基磷灰石（以下简称HA）和两者复合。当前主要的生物型人工关节的生物涂层技术采用真空烧结钛涂层以及在钛涂层上再采用等离子喷涂HA的技术，由于其良好的骨长入临床效果和低成本，在生物型人工关节上得到了大量的应用，例如，美国DEPUY公司的SUMMIT全髋关节假体和PFC全膝关节假体中的生物型假体，美国ZIMMER公司的NEXGEN全膝关节假体，SMITH-NEPHEW公司的PROFIX全膝关节假体以及BIOMET公司的MAXIN全膝关节假体。

上述产品均需要首先在钛合金基体表面通过真空烧结形成钛涂层，钛涂层与钛合金基体的结合强度决定了该工件是否能够进入后续工艺，在保证钛涂层具有适宜孔隙度的前提下，需要钛涂层与钛合金基体间具有足够的连接强度，这是保障植入物安全、骨结合强度和骨长入效果的前提。但采用常规烧结工艺制备的钛涂层与钛合金基体间在保证孔隙度的情况下连接强度往往偏低，导致涂层可靠性下降。真空烧结钛涂层所采用的粉末主要有球形钛粉末和不规则钛粉末两类，涂层与基体连接强度偏低问题在采用不规则钛粉末时尤其突出。因此，后续分析与实验主要围绕涂层选用不规则钛粉末时的情况，而解决问题的发明显然同样适用于球形钛粉末。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处，提供钛涂层的气流磨预处理和微量氢辅助烧结方法，是一种提高钛颗粒与基体结合强度的气流磨处理和微量氢辅助烧结协同加工方法。

钛涂层的气流磨预处理和微量氢辅助烧结方法是采取以下技术方案实现：

钛涂层的气流磨预处理和微量氢辅助烧结方法包括两个步骤：

一是将待处理的粉末颗粒放入流化床式气流磨设备中，然后通入4N高纯氩气，使气流磨设备中气氛的氧含量低于2000ppm，保持气流磨中气压为0.101MPa，再通入4N高纯氢气至0.105~0.110MPa，打开高压泵使气体产生内循环运动，流化床中气流以速度为300米/秒~500米/秒气流磨10分钟~120分钟，气流磨结束后筛选合适粒度的钛粉末颗粒作为涂层用粉末颗粒备用。