[發明專利]寬帶激光制備含二氧化鈰陶瓷涂層的材料、方法及產品應用

有效

• 申請號: 200710200632.2
• 申請日: 2007-05-16
• 公開（公告）號: CN101053678A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 劉其斌;李文飛;吳玲
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: A61L27/32
• 分類號: A61L27/32;A61L31/08;A61L33/02
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所
• 代理人: 郭防

技術領域：

本發明涉及一種寬帶激光制備含CeO₂陶瓷涂層的材料、方法及產品應用，特別是寬帶激光熔覆制備含CeO₂的梯度生物活性陶瓷涂層的材料、方法及產品應用，屬于醫用材料的技術領域。

背景技術：

生物陶瓷是生物醫用材料的重要組成部分，在人體硬組織的缺損修復及重建已喪失的生理功能方面起著重要的作用。生物活性陶瓷涂層的制備技術總的來說可分為干法和濕法兩大類，干法是在氣相中進行各種反應和沉積，例如等離子噴涂法、物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、熱噴涂法、激光熔覆法和離子注入法等。濕法是利用液相中發生各種反應從而在基材上沉積涂層的技術，如溶膠-凝膠法、電化學沉積、自組裝單層膜法等。激光熔覆法是在基底材料表面上預先涂覆一定配比的CaHPO₄2H₂O和CaCO₃混合粉末，然后用CO₂激光加工系統對金屬基材進行表面熔覆處理，使合成和涂覆羥基磷灰石(HA)涂層在鈦合金表面一步完成。激光熔覆法在制備生物涂層材料方面剛剛起步，但已顯示出了巨大的優越性。目前，激光熔覆生物陶瓷涂層存在的主要問題是：(1)采用的窄帶激光光斑很小(φ1～3mm)，搭接部分及重熔面積太多，引起生物陶瓷重新分解和非晶化，影響涂層的均勻性和穩定性。(2)激光能量呈高斯分布，易造成熔池中央區域較大的溫度梯度，熔池凝固結晶后涂層中會產生較多的裂紋。(3)稀土氧化物含量對生物陶瓷涂層組織結構及性能的影響規律缺乏研究。

HA生物陶瓷涂層的機械性能主要依賴于最后燒結產物的燒結密度和顯微組織，而寬帶激光熔覆工藝參數能深刻地影響生物陶瓷涂層的顯微組織及燒結性。因此，本發明人對寬帶激光熔覆制備梯度生物陶瓷涂層的技術進行了深入地研究，并研究了稀土氧化物含量對生物陶瓷復合涂層組織結構的影響。

本申請人已經申請并獲得授權的發明專利(2005102000115)提供了一種激光熔覆制備梯度生物活性陶瓷涂層的材料及涂層的制法，其陶瓷粉中所摻入的稀土氧化物為Y₂O₃，Y₂O₃在激光熔覆過程中可催化合成羥基磷灰石和β-磷酸鈣。發明人經過進一步的研究發現，陶瓷粉中不僅可以摻入Y₂O₃，還可以摻入其它的稀土氧化物。

發明內容：

本發明的目的在于：提供一種寬帶激光熔覆制備含CeO₂的梯度生物活性陶瓷涂層的材料、方法及產品應用，這種新的涂層材料與提供的制法能夠保證在鈦合金的表面形成生物活性陶瓷涂層，得到的產品能夠植入人體內作為骨頭、骨關節的代替品，不會發生排異反應，具有抗凝血作用并能防止癌變。

本發明是這樣構成的：一種寬帶激光制備含CeO₂的梯度生物活性陶瓷涂層的材料，按照重量組分計算：它由鈦粉80～10份與復合陶瓷粉20～90份制備而成；其中復合陶瓷粉是由CaHPO₄·2H₂O與CaCO₃混合得到的陶瓷粉再加入CeO₂制備成的。

所述的鈦粉為20～80μm、復合陶瓷粉為30～50μm，復合陶瓷粉是由72～80％重量百分比的CaHPO₄·2H₂O與20～28％重量百分比的CaCO₃混合得到的陶瓷粉再加入0.4～0.8％重量百分比、1～5μm的CeO₂制備成的。

準確地說，所述的鈦粉為40μm、復合陶瓷粉為36μm，復合陶瓷粉是由78％重量百分比的CaHPO₄·2H₂O與22％重量百分比的CaCO₃混合得到的陶瓷粉再加入0.6％重量百分比、4μm的CeO₂制備成的。