[發明專利]銀?碳化鈦?硼化鈦晶須增韌高強度鈦合金抗菌醫用材料

有效

• 申請號: 201610475749.0
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN105861966B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 徐淑波;周玉林;黃麗麗;鄭偉;任國成
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: C22C49/11
• 分類號: C22C49/11;C22C49/14;C22C47/14;C22C111/00;C22C101/12;C22C101/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于抗菌牙齒材料領域，特別是一種銀-碳化鈦-硼化鈦晶須增韌高強度鈦合金抗菌醫用材料。

背景技術

目前，鈦合金的應用非常廣泛，其中鈦合金材料在口腔醫學材料方面需求量很大，鈦合金材料由于不含有毒元素，具有良好的抗氧化性、耐腐蝕性和可加工性目前在口腔醫學牙齒材料方面得到了很好的應用。目前我國現有的鈦合金材料在專利CN103589909A中，采用Ti-Zr-Cu-M-Ag 合金為基體材料，雖然該含銀的牙科用鈦合金材料具有較好的硬度、抗壓強度和生物相容性，但是對于鈦合金牙齒材料，要求合金要有高的強度、良好的韌性、高的耐磨性；同時要求合金有很好的組織穩定性；同時在口腔中使用，要求合金要有很好的抗氧化性、耐腐蝕性。但是，目前鈦合金牙齒材料的使用壽命一般為15年，而大多數患者的要求為終生使用，因此鈦合金抗菌牙齒材料需要更高的強度、良好的韌性和硬度，從而能達到更高的疲勞壽命和耐磨性，同時要求新型的合金牙齒材料具有一定的抗菌性。

基于上述目的，銀金屬具有廣譜抗菌屬性，采用在鈦合金中添加無毒、無污染的銀-碳化鈦-硼化鈦晶須來增韌、增強鈦合金抗菌醫用材料。本發明鈦合金基體材料的化學成分為：Ti-Nd-Mn-Zr 合金，合金成分包括鈦、釹、鋯、錳、鋯等元素，重量百分比為Nd：1 ～ 4％，Mn：0 ～ 0.8％，Zr：0.3～0.8％，其余為鈦元素。用來增強的銀-碳化鈦-硼化鈦晶須主要由Ag、TiC和TiB2晶須混合粉末組成，其中Ag具有廣譜抗菌屬性，Ag晶須可以在合金中以晶須的形式更為均勻和廣泛的分布；TiC晶須具有硬度高，化學性質穩定（不溶于水，溶于硝酸）的優點，被用于制造金屬陶瓷，耐熱合金和硬質合金；碳化硅粒子具有硬度高，化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好；TiB2晶須屬于高強高硬粒子，熔點很高，并且與Ti合金熱膨脹系數接近，相容性較好；通過鈦合金基體材料粉末和銀-碳化鈦-硼化鈦晶須粉末混合原位生成高強度鈦合金抗菌醫用材料。因此，在本發明中通過添加銀-碳化鈦-硼化鈦晶須達到鈦合金材料具有更高的強度、疲勞壽命、耐磨性能、抗菌性能和抗氧化性能的目的。

發明內容

本發明專利的目的是：在于克服上述現有技術不足，提供一種加工工藝穩定、生產成本低廉、無污染排放、可在常規條件下組織生產的銀-碳化鈦-硼化鈦晶須增韌高強度鈦合金材料，較傳統的鈦合金材料具有更好的強度，較常規高強度鈦合金材料的韌性大幅提升。

本發明提供了一種原位生成銀-碳化鈦-硼化鈦晶須增韌高強度鈦合金材料，其特征在于：該材料沿擠壓流線形成定向排列的銀-碳化鈦-硼化鈦晶須和高強度鈦合金基體材料組成，晶須直徑為300-800nm，原位增強相的體積總量在0.05-0.10。

本發明是通過以下技術方案：原位生成銀-碳化鈦-硼化鈦晶須增韌高強度鈦合金材料由高強度鈦合金基體材料粉末和銀-碳化鈦-硼化鈦晶須粉末組成，然后采用機械混合法使高強度鈦合金基體粉末與銀-碳化鈦-硼化鈦晶須粉末均勻混合，混合粉末冷壓實后在10^-6托真空條件下逐步加熱除氣，然后在1450-1500℃，50-200Mpa條件下真空燒結1-10小時，熱壓錠1250-1300℃通過模具通道拐角為100^o的等通道彎角擠壓（ECAP）變形4次。測試表明所獲得的原位生成銀-碳化鈦-硼化鈦晶須增韌高強度鈦合金材料具有高強韌性。

方案所需材料按如下具體步驟制備：

（1）銀-碳化鈦-硼化鈦晶須的制備：

原位生成銀-碳化鈦-硼化鈦晶須粉末的制備工藝為：銀-碳化鈦-硼化鈦前驅體材料化學成分為：氧化銀，聚四氯乙烯，TiO₂，TiH，C，硼砂，錳，NaCl，其重量配比為：（1.0～5.0）：（20～25）：（25～30）：（15～20）：（20～30）：（10～15）：（0.1～0.9）：（1.0～8.1）。將按比例配制的能夠生成銀-碳化鈦-硼化鈦晶須的先驅體復合粉末加無水乙醇于球磨機中進行機械化球磨24小時，獲得具有200-800nm晶粒尺寸超細先驅體復合粉末，將粉末裝入石墨容器中，在氬氣氣氛保護和1450℃-1600℃的溫度條件下，保溫120min-240min合成。

AgO+C=（加熱）Ag+CO↑

TiO₂+3C=（加熱）TiC+2CO↑

2TiH+4B=（加熱）2TiB2+H2

（2）高強度鈦合金基體材料粉末制備：