[發明專利]一種生物醫用多孔低模量鈦合金的制備方法

無效

• 申請號: 201210042971.3
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN103374669A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 劉會群;易丹青;楊伏良
• 申請（專利權）人: 湖南邁迪科新材有限公司
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C14/00;B22F3/11;B22F9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及多孔鈦合金技術領域，特別涉及一種微滴噴射成型與紫外光固化的多孔鈦合金制備方法，實現了精密低模量多孔醫用鈦產品的制備。

背景技術

鈦及其合金由于具有低密度、良好生物相容性、優良力學相容性、優異機械性能等特點，被認為是一種優良的醫用植入金屬材料。由于多孔組織結構具有內部貫通的孔隙結構，不僅可以進一步降低其彈性模量，而且也能有利于生物組織恢復以及體液傳輸，是一種具備應用前景的新型醫用金屬材料。當前，多孔鈦及其合金在臨床上得到了比較廣泛的應用，如骨科移植手術中替換人體關節的多孔鈦合金髖關節以及多孔涂層鈦合金、口腔修復手術中使用的多孔鈦牙種植體、內科心臟瓣膜替換手術中采用的鈦人工心臟瓣膜等[B.?V.?Krishna,?S.?Bose,?A.?Bandyopadhyay,?Acta?Biomaterialia,?2007]。

多孔鈦及鈦合金的主要制備方法為粉末冶金法和漿料發泡法[Donald?Maxwell?Brunette,?Titanium?in?medicine,2001]。胡紫英?[胡紫英，李美妲，徐威等，鈦工業進展，2010]等采用粉末冶金法制備出孔隙度為35.4％的多孔鈦合金，其楊氏模量和抗壓強度分別為9.9GPa和252MPa。李虎[李虎，虞奇峰，張波等，稀有金屬與工程，2006]使用雙氧水作為漿料發泡劑，得到孔隙度為58%、楊氏模量為4.15GPa、壓縮強度190.7MPa的多孔鈦。微滴噴射成型是近年來發展起來的一種新型快速原型制造技術，最先由美國的Sachs?E.M.和Cima?M.J.等人于?1991?年申請了專利?[sachs?E,?Cima?M,?Williams?P,?et?al.?Journal?of?Engineering?for?Industry,?1992]。微滴噴射成型是一種基于液滴噴射原理的快速成型技術。噴射圖形可使用諸如CAD的軟件繪制，并用專用設備轉換成信號之后，讓噴嘴管腔內的液體在瞬間形成液滴，并以一定的速度和頻率從噴嘴噴出，固化后逐層堆積，得到成型零件。微滴噴射成型是目前快速成型中最具潛力的技術之一，僅需選擇合適的膠黏劑便可制得各種不同類型的多孔鈦及鈦合金構件，它具有操作簡單、成型速度快、設備要求低、成型精度高等優點，其應用前景廣闊。

在實現本發明的過程中，發明人發現當前技術至少存在以下問題：基于微滴噴射成型技術制備中對于包括Ti-15Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe鈦合金在內的合金粉末給料程度不高、固化時間較長，而且強度較之其他成型方法較低。????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????發明內容

本發明提供了一種低彈性模量Ti-15Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe多孔鈦合金的制備方法，此制備方法利用旋轉電極霧化法制備的鈦合金粉為原料，提高了原始粉末的性能。再通過微滴噴射成型的技術能快速獲得精度較高的構件，并采用不同種類的光敏膠，并將紫外光固化方法與真空粉末燒結工藝相結合，就能得到不同性能的多孔鈦合金構件，可滿足不同用途的設計需要。此外，采用此方法能制備出精度很高，且具有復雜形狀的多孔鈦合金構件，并可修改工藝能調整孔徑分布和孔隙率來滿足設計需要。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種多孔鈦合金的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

步驟1：旋轉霧化法制備Ti-15Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe鈦合金粉末顆粒

利用旋轉電極霧化設備，制備Ti-15Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe合金原始粉末，其中電極直徑為φ35-70mm，轉速為12000-17500rpm，收集粒度在45-150μm的粉末；

步驟2：改善原始鈦合金粉的均勻分布

將原始Ti-15Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe鈦合金粉末與無水乙醇混合，加入球磨助劑，真空球磨18h后，60℃下真空干燥24-72h，所述原始鈦合金粉與無水乙醇按質量比4:1混合；

步驟3：制備光敏膠

在暗室中，將光敏樹脂、光固化單體、有機溶劑、其它活性添加劑按一定質量比混合均勻，在15-60℃條件下，經機械攪拌15-90min后添加光引發劑，繼續攪拌13-35min，制得光敏膠；