[發(fā)明專利]一種激光燒結(jié)制備醫(yī)用鈦合金材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010622505.7
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111922340B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉巖;劉易軍;趙天昊;赫子懿;林紅
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;C25D11/26;B33Y10/00
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11793
• 代理人: 彭成

1.一種激光燒結(jié)制備醫(yī)用鈦合金材料的方法，該方法包括如下步驟：

S1、鈦合金粉末表面處理：選取平均粒徑為20-60μm的霧化鈦合金粉，采用惰性氣體驅(qū)動霧化鈦合金粉，以400-500m/s的速度撞擊螺旋型模具，螺旋型模具內(nèi)表面設(shè)置有硬質(zhì)合金凸起，硬質(zhì)合金凸起的寬度和高度均為70-80納米，在進行撞擊的過程中對模具進行超聲振動，超聲振動頻率為20kHz，振幅為2-4μm，經(jīng)螺旋型模具處理后，霧化鈦合金粉表面被切割出納米級坑槽，收集處理后的鈦合金粉備用；

S2、納米銀懸濁液的制備：將納米銀粉末均勻分散在PVP的水溶液中獲得納米銀懸濁液，其中，納米銀的重量百分比為1%-3%；

S3、納米銀的附著：將步驟S1獲得的鈦合金粉末加入到步驟S2制備的納米銀懸濁液中，在水浴條件下攪拌，同時進行超聲處理，攪拌均勻后，對懸濁液進行過濾、洗滌并干燥，得到表面附著有納米銀的鈦合金粉末；

S4、三維數(shù)據(jù)的生成：根據(jù)骨骼植入體性能需要，對骨骼植入體的結(jié)構(gòu)、形狀進行設(shè)計，具體地，根據(jù)骨骼的彈性模量、抗壓強度設(shè)計對應(yīng)的骨骼植入體的結(jié)構(gòu)，將骨骼植入體設(shè)計為內(nèi)部孔隙大，外部孔隙小的多孔結(jié)構(gòu)，孔隙小的部分作為骨骼植入體的輪廓部，孔隙大的內(nèi)部作為芯部，將設(shè)計好的三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入增材設(shè)備中；

S5、激光燒結(jié)增材制造：采用同軸送粉的方式進行激光燒結(jié)增材制造，在芯部以未進行表面處理的鈦合金粉進行激光燒結(jié)增材制造，在輪廓部至少一部分厚度以步驟S3獲得的表面附著有納米銀的鈦合金粉末進行激光燒結(jié)增材制造；

S6、表面處理：對激光燒結(jié)增材制造得到的骨骼植入體進行表面處理，采用含鈣磷電解質(zhì)的水溶液進行微弧氧化表面處理，在骨骼植入體表面獲得含有羥基磷灰石的微弧氧化膜層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種激光燒結(jié)制備醫(yī)用鈦合金材料的方法，其特征在于：步驟S2中，納米銀粉末與PVP的質(zhì)量比為（20~25）：1，納米銀的平均粒徑為70-75nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種激光燒結(jié)制備醫(yī)用鈦合金材料的方法，其特征在于：步驟S3中，鈦合金粉末與納米銀的質(zhì)量比為100:1，水浴加熱溫度為60-70℃，攪拌時間為0.5-1.5h，超聲處理的頻率為20kHz，干燥溫度為50℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種激光燒結(jié)制備醫(yī)用鈦合金材料的方法，其特征在于：步驟S5中，激光燒結(jié)增材制造采用直接金屬激光燒結(jié)工藝，送粉速度為15-20g/min，激光功率為600-800W，掃描速度為10-20mm/s，光斑直徑為0.5-2mm，保護氣流量為4-6L/min，掃描層厚為300-400μm；輪廓部分提供的粉末中，表面附著有納米銀的鈦合金粉末所占比例為1wt%-100wt%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種激光燒結(jié)制備醫(yī)用鈦合金材料的方法，其特征在于：步驟S6中，制備的微弧氧化膜層厚度為20-80μm。