[發明專利]3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體的方法及植入體

在審

• 申請號: 201710355334.4
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107225242A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 夏木建;劉愛輝;林岳賓;李年蓮;丁紅燕;侯志偉;陳中;葉瑋
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F5/00;B33Y10/00;B33Y80/00;A61L27/08;A61L27/06;A61L27/02;A61L27/10;A61L27/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 竇賢宇

1.一種3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：掃描病變處骨骼，獲取三維數據模型，并對模型進行修復和分層切片處理；

步驟2：將碳納米管加入到無水乙醇中，并向其中加入表面活性劑，超聲振蕩分散，然后在真空干燥箱中干燥，獲得分散性能符合預期的碳納米管；

步驟3：將鈦合金粉、硼粉及碳納米管按質量比稱量后，利用高能球磨機對混合粉末進行球磨混合，得到均勻混合的成形粉末；

步驟4：將步驟1中經處理的骨骼三維數據模型導入激光3D打印設備系統，再將高純氬氣與高純氮氣混合后勻速通入設備成形腔中，對所述的成形粉末進行3D打印成形原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體；

步驟5：將步驟4中所述的鈦合金骨植入體在超凈環境下進行清洗、滅菌及干燥處理，真空封裝保存備用。

2.根據權利要求1所述的一種3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體的方法，其特征在于：上述步驟1中，所述模型進行分層切片處理的層厚為20～30 μm。

3.根據權利要求1所述的一種3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體的方法，其特征在于：上述步驟2中，所述表面活性劑為十六烷基磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨，超聲振蕩分散時間為25~35min，真空干燥溫度為55~65℃，干燥時間為1.5~2.5h。

4.根據權利要求1所述的一種3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體的方法，其特征在于：上述步驟3中，所述鈦合金為醫用純鈦、Ti6Al4V、Ti-Ni合金、Ti-Ta合金中的一種，平均粒徑為25~35 μm，所述硼粉的平均粒徑為4.5~5.5 μm，純度為99.99%。

5.根據權利要求1所述的一種3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體的方法，其特征在于：上述步驟3中，所述鈦合金粉、硼粉及碳納米管的質量比例為：硼粉重量占比為0.5～3.0 %，碳納米管重量占比為0.5～3.0%，鈦合金粉末重量占比為94～99.5 %。

6.根據權利要求1所述的一種3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體的方法，其特征在于：上述步驟3中，所述高能球磨機的工藝條件為：轉速為380~420 rpm，每球磨0.4~0.6 h，間歇冷卻0.8~1.2 h，每次混粉循環3~5次，純度為99.99%的氬氣為保護氣氛。

7.根據權利要求1所述的一種3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體的方法，其特征在于：上述步驟4中，所述氬氣和氮氣的純度均為99.99%，氬氣與氮氣流量比為300:1～100:1。

8.根據權利要求1所述的一種3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體的方法，其特征在于：上述步驟4中，所述激光3D打印成形工藝參數設定為：激光輸出功率為100～300 W，掃描速度為100～1500 mm/s，掃描間距為55 μm，激光光斑直徑為70 μm，基板預熱溫度為100～300℃。

9.一種3D打印原位自生多級納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體，其特征在于，由鈦合金粉、硼粉及碳納米管制成，所述鈦合金粉、硼粉及碳納米管的質量比例為：硼粉重量占比為0.5～3.0%，碳納米管重量占比為0.5～3.0%，鈦合金粉末重量占比為94～99.0%。

10.一種采用權利要求1至8任一項所述的方法制備的納米陶瓷相強化鈦合金骨植入體。