[發(fā)明專利]一種鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體及其3D打印制備方法

有效

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• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110037813B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戚文軍;黃正華;彭潔;李鑫;宋東福;周楠;李國棟;農(nóng)登
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省材料與加工研究所
• 主分類號: A61C8/00
• 分類號: A61C8/00;A61F2/28;B33Y10/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 楊勛

本發(fā)明公開了一種鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體及其3D打印制備方法，涉及金屬激光選區(qū)熔化(SLM)技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括將納米ZrO₂陶瓷粉體與預(yù)設(shè)粉末混合，得到納米ZrO₂粉末包覆預(yù)設(shè)粉末的均勻復(fù)合粉末；預(yù)設(shè)粉末與納米ZrO₂陶瓷粉體在能量振蕩下混合，用于打破納米ZrO₂陶瓷粉體間的范德華力；將均勻復(fù)合粉末與鈦合金粉末混合后進(jìn)行3D打印。該方法可兼具優(yōu)良的人體相容性和綜合力學(xué)性能，材料利用率高，使通過該打印方法得到的制件精度高，致密度高，耐蝕抗磨性能好。預(yù)設(shè)粉末可是鎳、鈷等與鈦合金形成固溶的金屬粉末。同時，通過調(diào)整納米ZrO₂陶瓷粉體的用量，設(shè)計(jì)植入體表面的微觀結(jié)構(gòu)，還可定制不同力學(xué)性能的制件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬激光選區(qū)熔化(SLM)技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體及其3D打印制備方法。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種，是一種增材制造技術(shù)，綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、精密制造技術(shù)、材料科學(xué)、激光電子束等諸多方面的前沿技術(shù)。它采用離散—堆積原理，利用CAD/CAM創(chuàng)建三維模型，再用切片軟件切片，逐層打印疊加，最終整體成型。該技術(shù)制件精度高、制件致密度高、材料利用率高，是未來材料成形技術(shù)的發(fā)展方向之一。

近年來，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，主要包括普通外科、口腔外科、腫瘤外科、假體、器官移植以及醫(yī)學(xué)教學(xué)等方面。成形方法主要有：選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)、立體光刻技術(shù)(Stereolithography)、熔化沉積成型(Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM)等。其中，激光選區(qū)熔化(SLM)制備的牙科、骨科材料綜合力學(xué)性能良好，相互匹配性優(yōu)異，正受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

研究表明，鈦合金具有良好的力學(xué)性能和生物相容性，在當(dāng)前的醫(yī)學(xué)骨科、牙科領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，是最常見的骨植入體和牙植入體材料。而ZrO₂陶瓷具有耐磨性良好、生物相容性優(yōu)于各種金屬合金等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體材料，選用鈦合金和氧化鋯陶瓷兩種材料組成的復(fù)合材料3D打印骨科、牙科植入體，可兼具優(yōu)良的力學(xué)性能、生物相容性。但鈦合金與氧化鋯界面反應(yīng)困難，潤濕性差的特性限制了其發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體的3D打印制備方法，該方法利用鈦基氧化鋯復(fù)合材料打印鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體，可以兼具優(yōu)良的人體相容性和綜合力學(xué)性能，材料利用率高，使得通過該打印方法得到的制件精度高，致密度高，耐蝕抗磨性能好。同時，通過改變植入體微觀結(jié)構(gòu)和納米ZrO₂陶瓷粉體的含量還可定制不同力學(xué)性能的制件。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體，該鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體通過上述的鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體的3D打印制備方法制備得到。因此，該鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體的精度、致密度高，耐蝕抗磨性好，兼具人體相容性和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提出一種鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體的3D打印制備方法，其包括：

將納米ZrO₂陶瓷粉體與預(yù)設(shè)粉末混合，得到納米ZrO₂粉末包覆預(yù)設(shè)粉末的均勻復(fù)合粉末；其中，能量振蕩下混合是用于打破納米ZrO₂陶瓷粉體間的范德華力；

將均勻復(fù)合粉末與鈦合金粉末混合后進(jìn)行3D打印。

本發(fā)明提出一種鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體，其通過上述的鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體的3D打印制備方法制備得到。

本發(fā)明實(shí)施例的鈦基氧化鋯復(fù)合材料醫(yī)療植入體及其3D打印制備方法的有益效果是：