[發明專利]一種Ag合金化的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金的制備方法

在審

• 申請號: 201810982818.6
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109182811A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 許曉靜;王賽甫;趙倩;史小冬;李沖;蔡成彬;居士浩;黃錦棟
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C14/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種Ag合金化的Ti?24Nb?4Zr?7.9Sn?5Ag合金的制備方法，其特征在于：它的制備原料為Ti粉、Nb粉、Si粉、Zr粉和Ag粉；包括以下步驟：首先，它以Ti、Nb、Zr、Sn、Ag粉末為原材料經高能球磨制備成混合粉末制備。然后，將混合粉末進行常規模壓處理。最后，將模壓所得壓塊進行真空無壓燒結處理，獲得硬度、彈性模量、摩擦系數較低，抗腐蝕性能較高，生物相容性更好的5wt.％Ag/TNZS鈦基材料。本發明很好的解決了TNZS合金在生物醫療方面應用存在的問題，有效的降低了鈦基材料的硬度、彈性模量、摩擦系數；提高了材料的抗腐蝕性能；生物相容性更佳，有利于材料在生物醫療方面的的應用。并且制備工藝簡單，經濟型優良等優點。

技術領域

本發明涉及金屬材料制備領域，尤其是一種TNZS基材料的制備方法，具體地說是一種較低的硬度、彈性模量，較小的摩擦因數，較強的抗腐蝕性，較好的生物相容性的鈦基材料的制備方法。

背景技術

TNZS合金不僅具有較低的彈性模量、優良的耐腐蝕性等特性，并且還具有優良的加工成型性以及相應的力學性能，這些優點使其順利成為現如今醫用植入體的首選材料之一。但是生物醫用TNZS合金，仍然存在彈性模量高，摩擦因數高、摩擦磨損性能及生物相容性較差等諸多缺陷，嚴重限制了其在臨床醫學上的廣泛應用。

Ag為質軟且富有延展性的金屬，具備良好的延展性、生物相容性，較好的耐磨損、抗腐蝕性和殺菌的性能。在合金中添加Ag易使其整體硬度弱化，同時降低合金的彈性模量。因此通過添加Ag元素來改變TNZS材料的元素分布、組織構成從而改善TNZS材料的整體性能具有較高的價值和重要的意義。

本發明采用兩次高能球磨與常規模壓、真空無壓燒結相結合的粉末冶金技術來制備5wt.％Ag/TNZS鈦基材料，大幅度提高TNZS基材料的綜合性能。據申請人所知，迄今為止尚未有在TNZS鈦基材料中添加Ag金屬元素并且采用粉末冶金法來制備5wt.％Ag/TNZS的報道。

發明內容

本發明的目的針對現有的生物醫用TNZS合金存在彈性模量高，摩擦因數高、摩擦磨損性能及生物相容性較差的問題，發明一種采用“高能球磨-模壓成型-真空無壓燒結”的Ag合金化的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金制備鈦基合金的方法。它通過添加Ag粉末，制備5wt.％Ag/TNZS。所獲得的5wt.％Ag/TNZS具有較低的硬度、彈性模量、摩擦因數，較強的抗腐蝕性，較好的生物相容性，而且制備方法操作簡單、易實現，經濟性優良。

本發明的技術方案是：

一種Ag合金化的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn-5Ag合金的制備方法，其特征是它包括以下步驟：

步驟1，高能球磨混合粉末制備：先配制5wt.％Ag/TNZS混合粉末(各組分的質量百分比分別為Ti粉：59.1％，Nb粉:24％，Zr粉:4％，Sn粉：7.9％，Ag粉：5％)經高能球磨(行星球磨機，球料質量比為10:1，400r/min球磨72h，球磨50min停機10min)后，置于真空干燥箱內60℃保溫4h烘干，過篩(300目篩)；

步驟2，常規模壓處理的方法：將步驟1制備的混合粉末在南通鍛壓設備廠制造的YB32-100液壓機進行壓制成型(壓制壓力為18Mpa，保壓3min)，即得所需壓塊厚度為4mm左右；

步驟3，真空無壓燒結處理：將步驟2壓制成型的壓塊放置在WZS-20型雙室真空燒結爐進行無壓燒結。其中真空度1×10^-1Pa，升溫速率10℃/min。燒結工藝為先預燒至600±10℃保溫2h，升溫至800±10℃保溫2h,再升溫至1000±10℃保溫2h，最終升溫至1250±10℃保溫2h，隨后隨爐冷卻。

本發明的有益效果是：

(1)本發明通過“高能球磨-常規模壓-真空無壓燒結”相結合的粉末冶金技術，獲得成分分布均勻的TNZS基金屬材料，為鈦金屬提供了一種可工業化生產的制備方法。