[發明專利]外科植入用鈦合金髖關節的制備方法

有效

• 申請號: 201110103498.0
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN102151183A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 翟麗君;郭永喜;楊海波
• 申請（專利權）人: 寶雞市三立有色金屬有限責任公司
• 主分類號: A61F2/32
• 分類號: A61F2/32;A61L27/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于人體植入物技術領域，涉及一種外科植入用鈦合金髖關節的制備方法。

背景技術

現有人體植入物髖關節通常采用以下三種材料制成：1）不銹鋼，2）鈷、鉻、鉬合金，3）陶瓷。

采用不銹鋼（GB4243標準）00Gr₁₈Ni₁₄Mo₃N和00Gr₁₈Ni₁₆Mo₃N來制得的髖關節，由于不銹鋼內有毒元素Cr、Ni、Mn等，這些金屬離子容易導致過敏反應、毒性反應。采用鑄造鈷、鉻、鉬合金（GB17100和ISO5832標準）制得的髖關節，同樣含有毒元素Cr、Ni、Mn等，會引發骨細胞毒性反應，對人體有毒副作用。采用人工陶瓷制成的髖關節材料脆性較大，易破損，松動。所以，現在還沒有制備出一種強度高、性能好、無毒、且具有良好生物相容性的人體植入髖關節來供人們使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種外科植入用鈦合金髖關節的制備方法，制得的人體植入髖關節密度小、比強度高、耐高溫、無毒性、無磁性，同時還具有優異生物相容性、力學相容性，提高了髖關節生物力學性能，避免與宿主反應。

本發明所采用的技術方案是外科植入用鈦合金髖關節的制備方法，具體按照以下步驟進行：

步驟1

按照質量百分比選取25%-30%的Nb，5%-5.5%的Zr，2%-3%的Ta，其余為0~1級海綿鈦，以上各組分總量為100%；同時保證雜質元素氧質量百分比含量＜0.15%，氫質量百分比含量＜0.012%，氮質量百分比含量＜0.05%，碳質量百分比含量＜0.08%，鐵質量百分比含量＜0.25%；

步驟2

將步驟1得到的各合金元素，用千噸油壓機壓制成電極塊，用氬弧焊接電極，然后放入真空自耗電弧爐中通過水冷銅坩堝進行三次熔煉，第一次熔煉時熔煉速度為5公斤/分鐘，第二次與第三次熔煉時速度為8公斤/分鐘，其中，每次熔煉時真空度大于5×10^-3毫米汞柱，熔煉溫度為1850℃-3300℃，起弧電流4千安-5千安，熔煉電流6000安~18000安，冷卻2.5小時-4.5小時；

步驟3

將第三次熔煉后得到的鈦合金錠開坯，通過電爐加熱溫度至700℃~850℃旋鍛進行變形，得到棒材鍛件；

步驟4

將步驟3得到的棒材鍛件進行退火，在700℃~850℃加熱，保持時間60min~120min出爐，室溫冷卻，然后對棒材進行矯直、磨光，得到磨光棒；

步驟5

將步驟4得到的磨光棒通過車床按照尺寸加工，即得鈦合金髖關節。

本發明的特征還在于，

磨光棒通過自動數控五軸聯動車床加工制得鈦合金髖關節。

采用本發明外科植入用鈦合金髖關節的制備方法制得的髖關節，具有密度小，強度高，耐高溫，無毒元素，無磁性，彈性模量小，接近自然骨，血液相容性好，優異生物相容性，力學相容性，化學相容性好，無宿主反應，骨傳導性好。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明的外科植入用鈦合金髖關節的制備方法，具體按照以下步驟進行：

步驟1

按照質量百分比選取25%-30%的Nb，5%-5.5%的Zr，2%-3%的Ta，其余為0~1級海綿鈦，以上各組分總量為100%；同時保證雜質元素氧質量百分比含量＜0.15%，氫質量百分比含量＜0.012%，氮質量百分比含量＜0.05%，碳質量百分比含量＜0.08%，鐵質量百分比含量＜0.25%；

步驟2

將步驟1得到的各合金元素，用千噸油壓機壓制成電極塊，用氬弧焊接電極，然后放入真空自耗電弧爐中通過水冷銅坩堝進行熔煉，為了防偏析熔煉三次，第一次熔煉時熔煉速度為5公斤/分鐘，第二次與第三次熔煉時速度為8公斤/分鐘，其中，每次熔煉時真空度大于5×10^-3毫米汞柱，熔煉溫度為1850℃-3300℃，起弧電流4千安-5千安，熔煉電流6000安~18000安，冷卻2.5小時-4.5小時；

步驟3

將第三次熔煉后得到的鈦合金錠開坯，通過電爐加熱溫度至700℃~850℃旋鍛進行變形，得到棒材鍛件；

步驟4

將步驟3得到的棒材鍛件進行退火，由于鍛件內具有氫，經過真空退火消除內應力，在700℃~850℃加熱，保持時間60min~120min出爐，室溫冷卻，然后對棒材進行矯直、磨光，得到磨光棒；