[發(fā)明專利]一種增級多孔鉭植入體激光選區(qū)制備方法及植入體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010629890.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111975001B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋長輝;胡澤華;劉子彬;楊永強(qiáng);劉林青
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F1/054;B22F1/065;B22F1/16;B22F9/04;B22F5/10;A61L27/04;A61L27/56;B33Y10/00;B33Y80/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種增級多孔鉭植入體激光選區(qū)制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

制備球形鉭粉末和納米鉭氫化物，將5-30μm球形鉭粉與1-10納米級別的納米鉭氫化物進(jìn)行混合，采用高速球磨與均質(zhì)復(fù)合方式，將納米鉭氫化物組裝粘合在球形鉭粉末表面，實(shí)現(xiàn)表面粘附式組裝；

進(jìn)行第三級多孔結(jié)構(gòu)與第四級多孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理導(dǎo)入激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)，并將已粘附納米鉭氫化物的球形鉭粉末作為成形材料，所述第三級多孔結(jié)構(gòu)為100-500μm級別的多孔結(jié)構(gòu)，所述第四級多孔結(jié)構(gòu)為1-10mm的多孔結(jié)構(gòu)；

激光選區(qū)熔化成形過程中，在光斑大小為50-100μm激光輻射作用下，按照設(shè)定的掃描速度將20-50μm層厚球形鉭粉末熔化，形成單熔道，熔道中納米鉭的氫化物因高溫分解氫氣，氫氣在高溫高壓作用下爆破溢出，在成形鉭表面形成微納米級結(jié)構(gòu)，此為第一級多孔結(jié)構(gòu)，該第一級多孔結(jié)構(gòu)多為1-500nm納米級別，少數(shù)為1-5微米級別多孔結(jié)構(gòu)；在激光選區(qū)熔化成形過程中，按照激光功率為300-500W，掃描速度為400-1000mm/s，層厚為20-50μm，掃描間距為0.08-0.2mm的工藝參數(shù)進(jìn)行成形，成形預(yù)熱要求達(dá)到200攝氏度以上；

根據(jù)激光工藝參數(shù)，采用0.08-0.20mm的掃描間距，從而讓熔道與熔道之間形成間距，于此同時(shí)，當(dāng)前層掃描方向與下一層掃描方向形成一定夾角，從而構(gòu)建了第二級多孔結(jié)構(gòu)，該第二級多孔結(jié)構(gòu)為10-80微米級別多孔結(jié)構(gòu)；

所述的增級多孔鉭植入體包含的第三級多孔結(jié)構(gòu)與第四級多孔結(jié)構(gòu)由CAD設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)定制而成，而通過參數(shù)化設(shè)計(jì)可對多孔結(jié)構(gòu)的孔隙率進(jìn)行定義，并通過孔隙率變化調(diào)節(jié)彈性模量，實(shí)現(xiàn)植入體孔隙率與彈性模量的自定義；

所述第一級多孔結(jié)構(gòu)具體為：

第一級多孔結(jié)構(gòu)由于鉭氫化物中的氫溢出形成微爆破非均質(zhì)微納孔，由于氫的爆破，相比SLM正常成形的氣體溢出孔更大，此部分孔用于增加成形表面粗糙度，易于組織與細(xì)胞的粘附生長；

所述第二級多孔結(jié)構(gòu)具體為：

第二級多孔結(jié)構(gòu)由于SLM成形熔道與熔道之間的間距形成間隙，此外當(dāng)前層熔道與下一層熔道之間形成30-90度夾角，從而構(gòu)成10-80微米多孔結(jié)構(gòu)，此部分多孔結(jié)構(gòu)微觀層面比較小，相互連通；

所述第三級多孔結(jié)構(gòu)和第四級多孔結(jié)構(gòu)采用SolidWorks或UG進(jìn)行正向建模，或者通過三維掃描重建的逆向方式獲得的自然多孔結(jié)構(gòu)，或者通過Rhino軟件中的Grasshopper插件進(jìn)行參數(shù)化構(gòu)建多孔結(jié)構(gòu)；

上述共四級多孔結(jié)構(gòu)形成跨級納米尺度、微納米尺度、微米尺度、毫米尺度的多重跨尺度宏微觀一體化的增級多孔鉭植入體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種增級多孔鉭植入體激光選區(qū)制備方法，其特征在于，所述第一級多孔結(jié)構(gòu)與第二級多孔結(jié)構(gòu)分布在CAD設(shè)計(jì)的第三級、第四級多孔結(jié)構(gòu)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種增級多孔鉭植入體激光選區(qū)制備方法，其特征在于，鉭氫化物分解的氫氣從熔池爆破溢出后，與成形室內(nèi)的微氧結(jié)合，形成水，在循環(huán)氣體帶動下，經(jīng)過過濾系統(tǒng)干燥排除。

4.一種增級多孔鉭植入體，其特征在于，通過權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述增級多孔鉭植入體激光選區(qū)制備方法制備得到。