[發(fā)明專利]一種無(wú)分解羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011301195.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN112760588A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)崗昌;陳清宇;鄒巖龍;白小波;姚海龍;王洪濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 九江學(xué)院
• 主分類號(hào): C23C4/129
• 分類號(hào): C23C4/129;C23C4/06;A61L27/30;A61L27/32;A61L27/50
• 代理公司: 江西九馳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 36146
• 代理人: 李睿

本發(fā)明適用于醫(yī)用生物材料技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種無(wú)分解羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層及其制備方法和應(yīng)用，該羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法包括以下步驟：將羥基磷灰石粉末與金屬粉末進(jìn)行混合，得到羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合粉末；以丙烷氣體作為燃?xì)猓匝鯕庾鳛橹細(xì)猓远栊詺怏w作為送粉氣和冷卻氣體，用噴槍將羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合粉末噴涂至基體表面，得到所述羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層。本發(fā)明以低溫焰流沉積工藝制備得到的羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層，可以實(shí)現(xiàn)在不銹鋼、鈦合金等金屬基體上羥基磷灰石成分和相的移植，具有沉積效率高，無(wú)有害相生成，工藝簡(jiǎn)便，易于工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)用生物材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)分解羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著人口老齡化，骨損傷引起的對(duì)骨移植構(gòu)件的需求不斷增加。通常認(rèn)為，良好的骨移植體應(yīng)具有良好的生物性能和匹配的力學(xué)性能，羥基磷灰石被認(rèn)為是與人體骨礦物成分最接近的生物活性材料，在移植體中廣泛應(yīng)用。然而，羥基磷灰石(HA)本身固有的脆性導(dǎo)致了其力學(xué)性能與人體骨骼需求的不匹配。生物金屬或合金材料雖具有良好的力學(xué)性能，但有限的生物活性制約了其作為移植體的生物性能。因此，在金屬或合金表面制備生物活性陶瓷涂層是目前常用的制備生物移植體的方法，但生物陶瓷涂層與基體材料力學(xué)性能的差異，影響了涂層服役的穩(wěn)定性。采用金屬生物陶瓷梯度復(fù)合涂層，結(jié)合成分設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)涂層力學(xué)性能與基體材料的匹配成為制備移植體涂層結(jié)構(gòu)的重要途徑。然而，常用的等離子等熱噴涂方法易與導(dǎo)致羥基磷灰石熱分解生成CaO等有害相，粉末中的金屬相會(huì)促進(jìn)羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層沉積過程中羥基磷灰石的分解，進(jìn)而會(huì)影響移植體的生物性能和服役可靠性。因此，抑制羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層制備過程中羥基磷灰石的相分解和結(jié)構(gòu)演化是獲得良好生物性能移植體的關(guān)鍵之一。

一般認(rèn)為，羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層形成過程相結(jié)構(gòu)和組織結(jié)構(gòu)的變化與沉積過程中的粒子的加熱和化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。粉末結(jié)構(gòu)、沉積方法和工藝是制約粒子沉積行為的主要因素。涂層形成過程羥基磷灰石的相變化與其加熱溫度、熔化狀態(tài)、冷卻速度及化學(xué)反應(yīng)等有關(guān)，高的焰流溫度、細(xì)小的粉末顆粒、金屬顆粒加入，易于導(dǎo)致高的粒子溫度和熔化程度和羥基磷灰石與金屬的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引起羥基磷灰石的熱分解和生成有害相，影響移植體生物性能和服役性能。設(shè)計(jì)和調(diào)控粉末結(jié)構(gòu)和沉積工藝方法，實(shí)現(xiàn)羥基磷灰石沉積過程的結(jié)構(gòu)移植是制備帶有生物陶瓷涂層移植體的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種無(wú)分解羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，旨在解決背景技術(shù)中提出的問題。

本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種無(wú)分解羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，其包括以下步驟：

將羥基磷灰石粉末與金屬粉末進(jìn)行混合，得到羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合粉末；

以丙烷氣體作為燃?xì)猓匝鯕庾鳛橹細(xì)猓远栊詺怏w作為送粉氣和冷卻氣體，用噴槍低溫焰流將羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合粉末噴涂至基體表面，得到所述羥基磷灰石金屬?gòu)?fù)合涂層。

其中，基體可以為不銹鋼、鈦合金等金屬基體。

作為本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選方案，所述羥基磷灰石粉末與金屬粉末的質(zhì)量比為(3～7):(7～3)。

作為本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)選方案，所述羥基磷灰石粉末的粒度為15～45μm；所述金屬粉末的粒度為15～45μm。

作為本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)選方案，所述金屬粉末為鈦粉、鋅粉和銀粉中的至少一種。

作為本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)選方案，所述步驟中，丙烷氣體的壓力為0.3～0.5MPa，流量為15～30slpm。

作為本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)選方案，所述步驟中，氧氣的壓力為0.45～0.55MPa，流量為50～70slpm。

作為本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)選方案，所述步驟中，惰性氣體的壓力為0.55～0.7MPa，流量為60～80slpm。