[發明專利]骨科植入物異形件的制備方法

有效

• 申請號: 201510444836.5
• 申請日: 2015-07-27
• 公開（公告）號: CN104959615B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 朱曬紅;王國慧
• 申請（專利權）人: 長沙瑞泰醫學科技有限公司
• 主分類號: B22F5/00
• 分類號: B22F5/00;B22F3/115
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 黃麗

技術領域

本發明屬于骨科植入物制備技術領域，涉及一種骨科植入物異形件的制備方法，具體涉及一種金屬粉末注射成形技術制備鈦合金骨科植入物異形件的方法。

背景技術

骨損傷是人體最常見的疾病之一，人體骨骼在外力或疾病作用下可以發生骨折或磨損，從而需要通過手術應用人工骨科植入物進行必要的修復，或直接替代骨骼的功能。目前全球每年約300萬人由于外傷或疾病需要骨修復。隨著我國城鄉交通事故發生率的不斷增大引起的創傷明顯增多，同時我國人口老齡化以及人們對生存質量的重視等因素將會使我國對骨科植入物的需求量迅速增長。

臨床上應用的骨科植入物材料主要包括不銹鋼、鈷鉻合金和鈦合金等。鈦合金材料由于其低彈性模量、高比強度、優異的生物相容性和耐腐蝕性等特點，被廣泛應用于人工關節（髖、膝、肩、踝、肘、腕、指關節等)、骨創傷產品（髓內釘、固定板、螺釘等）、脊柱矯形內固定系統等骨科領域。骨科植入物產品最終將應用于具有復雜形態結構的人體骨骼系統，且需達到不同的治療目的。因此，該類產品大多需要具有復雜三維結構外形（如外部切槽，外螺紋，橫孔，齒形凸臺等）且生物力學性能優良的異形件。目前，鈦合金骨科植入物產品大多數采用：（1）傳統的真空自耗熔煉→鍛造→機加工方式生產，此方法工藝流程長、設備多、成材率低，后續加工繁瑣，導致制備成本很高，難以自動化批量生產；（2）鑄造方式生產，該生產工藝可獲得形狀復雜的凈形或近凈形產品，但鑄造過程中材料的成分偏析、疏松、縮孔等缺陷難以避免，材料性能較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種可實現一次成形復雜三維結構和大批量生產原材料利用率高、成本低廉、力學性能優異的骨科植入物異形件的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種骨科植入物異形件的制備方法，包括以下步驟：

（1）喂料制備：將鈦合金粉末與粘結劑混合，所得混合物中粘結劑的體積分數占40%～60%，將混合物進行加熱混煉，混煉溫度為110℃～138℃，然后冷卻、制粒，得到喂料；

（2）注射成形：將喂料注射于模具中，注射溫度為150℃～178℃，注射壓力為8MPa～13.5MPa，注射速率為系統注射速率（即系統的最大注射速率）的40%～90%，模具溫度控制在30℃～45℃，模具壓力控制在5MPa～9.5MPa，經保壓和冷卻后，得到生坯；

（3）脫脂：將生坯先進行溶劑脫脂，然后進行熱脫脂，得到脫脂坯；

（4）燒結：將脫脂坯置于燒結爐中，先在真空條件下加熱升溫至852℃～1080℃，然后在氬氣氣氛下升溫至1200℃～1550℃進行燒結，燒結時間為2h～4.5h，自然冷卻至室溫，得到骨科植入物異形件。

上述的制備方法中，優選的，所述制備方法還包括步驟（5）仿生沉積羥基磷灰石涂層：將所述骨科植入物異形件置于NaOH溶液中，于60℃～80℃下水浴24h～48h，經清洗、干燥后，放入熱處理爐中，加熱升溫至700℃～900℃，保溫1h～3h后，自然冷卻；將堿熱處理后的骨科植入物異形件浸入模擬體液中，先在4℃環境下保存24h～32h，然后轉移至36.5℃～37℃水浴7天～14天，得到帶羥基磷灰石涂層的骨科植入物異形件。

上述的制備方法中，優選的，所述步驟（5）中，所述NaOH溶液的濃度為4mol/L～6mol/L；所述加熱升溫的速率為5℃/min～10℃/min。

上述的制備方法中，優選的，所述鈦合金粉末為超細霧化粉末，所述鈦合金粉末的平均粒徑為2μm～20μm。

上述的制備方法中，優選的，所述粘結劑為由聚丙烯、植物油、增塑劑、石蠟組成的混合物或者由聚丙烯、植物油、增塑劑、石蠟、微晶蠟組成的混合物。

上述的制備方法中，優選的，所述粘結劑中，聚丙烯、植物油、增塑劑、石蠟、微晶蠟的質量比為30～40∶10～30∶5～10∶30～40∶0～20。

上述的制備方法中，優選的，所述步驟（2）中，所述注射溫度為162℃～178℃，所述注射壓力為10.5MPa～13.5MPa，所述注射速率為系統注射速率的35%～75%，所述模具壓力控制在8.5MPa～9.5MPa。

上述的制備方法中，優選的，所述步驟（4）中，先在真空條件下加熱升溫至900℃～1050℃，然后在氬氣氣氛下升溫至1380℃～1550℃進行燒結。