[發明專利]一種用于骨科植入的高強度納米晶醫用β鈦合金的制備方法

有效

• 申請號: 201210592054.2
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103014389A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 林建國;張德闖
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C14/00;C22F1/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術領域

本發明涉及的是一種醫用器械領域的材質的制備方法，特別涉及一種骨科植入的高強度納米晶醫用β鈦合金的制備方法。

背景技術

隨著人類生活水平提高和科學技術的發展，社會對人體植入硬組織材料需求越來越高。鈦合金具有優異的人體相容性，比強度高，耐腐蝕性好，逐漸替代醫用不銹鋼、鈷基合金成硬組織替代材料，如髖、膝、肩、踝、肘、腕、指關節等人工關節，髓內釘、鋼板、螺釘等骨創傷產品，牙種植體、托槽、牙矯形絲，脊柱矯形內固定系統，人工心臟瓣膜、介入性心血管支架。就綜合性能而言，目前還沒有比鈦合金更好的醫用植入金屬材料。

目前廣泛應用的醫用鈦合金有Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nb和Ni-Ti等鈦合金。鈦合金材料尚存在下列幾方面問題：1、上述鈦合金長期植入人體后，會因摩擦和腐蝕釋放出中的Al離子、V離子和Ni離子，對人體細胞和神經具有毒性，誘發癌癥和老年性癡呆。2、彈性模量過高，與人骨的彈性模量不匹配，Ti-6Al-4V和Ti-6Al-7Nb合金的彈性模量均為人骨彈性模量的2倍以上，由此產生的應力屏蔽易導致骨吸收和植入件松動；3、形狀記憶性能差，在一定程度上大大限制了Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nb等合金作為生物醫用材料應用。

對于以上問題，本領域的科研技術人員提出了各種解決辦法。

中國專利CN101775632B中提到，通過微弧氧化和水熱處理直接在醫用鈦鎳合金上制備具有生物活性和和高的結合力的羥基磷灰石涂層，可以降低鈦鎳合金在人體長期服役過程中的毒性Ni離子釋放。這種表面改性的方法不能完全杜絕毒性離子的釋放，依然存在嚴重的安全隱患。

自從C.Baker發現的無毒TiNb(C.Baker,Metal?Sci.5(9)(1971)92-100.)合金具有形狀記憶效應以來，β鈦合金得到了廣泛研究。例如日本研究的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr和美國研究的Ti-15Mo、Ti-13Nb-13Zr和Ti-35Nb-5Ta-7Zr等合金。但是這些合金強度偏低，彈性模量偏高，超彈性回復應變偏小，不適于人體長期植入使用。

同時，國內也有相關人員對β型TiNb合金進行了研究。例如王立強（Liqiang?Wang,Weijie?Lu,Jining?Qin,Fan?Zhang,Di?Zhang,Journal?of?Alloys?and?Compounds469(2009)512-518）研究發現減小β鈦合金的晶粒尺寸有助于提高合金的強度、降低合金彈性模量、增強塑性以及增大超彈性回復應變。因此在不影響合金的生物相容性的條件下，合金晶粒尺寸細化到納米級有可能實現高強度，低彈性模量，好的塑性和大超彈性回復應變統一。