[发明专利]钛合金-硅酸盐过渡层-羟基磷灰石盐生物陶瓷制备方法

摘要

本发明属于生物医用材料领域，特别是钛合金—硅酸盐过渡层—羟基磷灰石盐生物陶瓷多孔材料。由钛合金基体材料粉末，钛合金—硅酸盐—羟基磷灰石盐过渡层粉末和羟基磷灰石盐粉末组成，粉末均采用加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨的方法将粉末晶粒细化，将配置好的各粉末冷压实后在10^‑6脱真空条件下逐步加热除气，根据植入物的特点通过CAD构建3D打印模型，通过计算机将CAD模型分层，获得模型每一层的截面信息，根据植入物断面的结构特点由内而外动态调节铺置钛合金基体材料粉末、钛合金‑硅酸盐过渡层‑羟基磷灰石盐过渡层粉末和羟基磷灰石盐粉末，自下而上按照植入物的流线多梯度装填粉末，然后在500‑600℃，50‑200Mpa氩气气氛保护下激光选区熔化3D打印，制备出以钛合金—羟基磷灰石盐为基体的钛合金‑硅酸盐过渡层‑羟基磷灰石盐生物陶瓷多孔材料。经测试本发明材料较传统工艺韧性、耐磨性、强度显著提高。

主权项

1.钛合金‑硅酸盐过渡层‑羟基磷灰石盐生物陶瓷制备方法其特征在于：该材料由内而外由多梯度的钛合金—羟基磷灰石盐基体材料组成，晶粒直径为200‑800nm，由钛合金基体材料粉末，钛合金—硅酸盐—羟基磷灰石盐过渡层粉末和羟基磷灰石盐粉末组成，粉末均采用加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨的方法将粉末晶粒细化，将配置好的各粉末冷压实后在10‑6脱真空条件下逐步加热除气，根据植入物的特点通过CAD构建3D打印模型，通过计算机将CAD模型分层，获得模型每一层的截面信息，根据植入物断面的结构特点由内而外动态调节铺置钛合金基体材料粉末、钛合金‑硅酸盐过渡层‑羟基磷灰石盐过渡层粉末和羟基磷灰石盐粉末，自下而上按照植入物的流线多梯度装填粉末，然后在500‑600℃，50‑200Mpa氩气气氛保护下激光选区熔化3D打印，制备出以钛合金—羟基磷灰石盐为基体的钛合金‑硅酸盐过渡层‑羟基磷灰石盐生物陶瓷多孔材料，具体制备工艺如下：（a）钛合金基体粉末的制备工艺为：钛合金基体粉末材料化学成分为：钛、银、镁、钒、镍和铜为组元，其组成可用aTi‑bAg‑cMg‑dV‑eNi‑fCu表示，其中a：83‑90，b：1‑3，c：3‑5，d：5‑8，e：1‑2，f：1‑2且a+b+c+d+e+f=100；将按比例配制的钛合金基体复合粉末加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有50‑150μm晶粒尺寸超细粉末，将粉末装入石墨容器中，在氩气气氛保护和1300℃‑1600℃的温度条件下，保温90min‑180min；（b）硅酸盐生物陶瓷材料粉末制备：硅酸盐生物陶瓷材料的化学成分及重量百分比CaO：42‑50%，SiO2：48‑52%，B2O3：0.3‑2.4%，ZnO：0.2‑3.0%，MgO：0.8‑4.5%；将按比例配制的硅酸盐生物陶瓷材料粉末加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有50‑150μm晶粒尺寸超细粉末；（c）羟基磷灰石盐粉末制备：羟基磷灰石盐粉末的化学成分：Ca10(PO4)6(OH)2，将按羟基磷灰石盐粉末加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有50‑150μm晶粒尺寸超细粉末；（d）钛合金—硅酸盐—羟基磷灰石盐过渡层粉末制备：配置由内至外形成多梯度的钛合金—硅酸盐—羟基磷灰石盐过渡层，总共分为5层，最内层至最外层的粉末重量比例分别为：第一层：钛合金基体粉末：硅酸盐生物材料粉末=81.6：18.4；第二层：钛合金基体粉末：硅酸盐生物材料粉末=72.4：27.6；第三层：钛合金基体粉末：硅酸盐生物材料粉末=54：46；第四层：羟基磷灰石盐粉末：硅酸盐生物材料粉末=72.4：27.6；第五层：羟基磷灰石盐粉末：硅酸盐生物材料粉末=81.6：18.4；根据重量比例分别配制钛合金—硅酸盐—羟基磷灰石盐过渡层粉末，加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有50‑150μm晶粒尺寸超细粉末。