[發明專利]真空燒結多孔鈦涂層的粉末顆粒氣流磨預處理方法

在審

• 申請號: 202110625099.4
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113333133A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 孫曉華;陳敏;王應靜;牛永良;尹琳潔
• 申請（專利權）人: 孫曉華;陳敏;王應靜;牛永良;尹琳潔
• 主分類號: B02C19/06
• 分類號: B02C19/06
• 代理公司: 南京品智知識產權代理事務所(普通合伙) 32310
• 代理人: 奚曉寧;陸群

本發明真空燒結多孔鈦涂層的粉末顆粒氣流磨預處理方法涉及的是一種提高鈦粉末顆粒涂層與基體結合強度的粉末顆粒流化床式氣流磨預處理方法。適用于提高骨科、牙科等植入物性能。真空燒結多孔鈦涂層的粉末顆粒氣流磨預處理方法，首先將待處理的鈦粉末顆粒放入流化床式氣流磨設備中，然后通入4N高純氬氣，使氣流磨設備中氣氛的氧含量低于2000ppm，保持氣流磨中氣壓為0.101MPa，再通入4N高純氫氣至0.105~0.110MPa，打開高壓泵使氣體產生內循環運動，流化床中氣流以速度為300米/秒~500米/秒氣流磨10分鐘~120分鐘，氣流磨結束后篩選合適粒度的鈦粉末顆粒作為涂層用粉末顆粒備用。

技術領域

本發明真空燒結多孔鈦涂層的粉末顆粒氣流磨預處理方法涉及的是一種提高鈦粉末顆粒涂層與基體結合強度的粉末顆粒流化床式氣流磨預處理方法，是一種開放式多孔鈦涂層的制備方法，屬于粉末冶金材料、生物材料領域。適用于提高骨科、牙科等植入物性能，尤其是提高植入物表面多孔鈦涂層與鈦合金基體的結合強度。

背景技術

植入物涂層技術經過多年的發展，逐步成熟。以人工關節為例，當今成熟的工藝主要有空氣等離子噴涂工藝、真空等離子噴涂工藝、真空燒結工藝和電化學工藝，涂層材料主要有鈦、羥基磷灰石（以下簡稱HA）和兩者復合。當前主要的生物型人工關節的生物涂層技術采用真空燒結鈦涂層以及在鈦涂層上再采用等離子噴涂HA的技術，由于其良好的骨長入臨床效果和低成本，在生物型人工關節上得到了大量的應用，例如，美國DEPUY公司的SUMMIT全髖關節假體和PFC全膝關節假體中的生物型假體，美國ZIMMER公司的NEXGEN全膝關節假體，SMITH-NEPHEW公司的PROFIX全膝關節假體以及BIOMET公司的MAXIN全膝關節假體。

上述產品均需要首先在鈦合金基體表面通過真空燒結形成鈦涂層，鈦涂層與鈦合金基體的結合強度決定了該工件是否能夠進入后續工藝，在保證鈦涂層具有適宜孔隙度的前提下，需要鈦涂層與鈦合金基體間具有足夠的連接強度，這是保障植入物安全、骨結合強度和骨長入效果的前提。但采用常規燒結工藝制備的鈦涂層與鈦合金基體間在保證孔隙度的情況下連接強度往往偏低，導致涂層可靠性下降。真空燒結鈦涂層所采用的粉末主要有球形鈦粉末和不規則鈦粉末兩類，涂層與基體連接強度偏低問題在采用不規則鈦粉末時尤其突出。因此，后續分析與實驗主要圍繞涂層選用不規則鈦粉末時的情況，而解決問題的發明顯然同樣適用于球形鈦粉末。

發明內容

本發明目的是針對上述不足之處，提供一種真空燒結多孔鈦涂層的粉末顆粒氣流磨預處理方法。具體方法是首先將待處理的粉末顆粒放入流化床式氣流磨設備中，然后通入4N高純氬氣，使氣流磨設備中氣氛的氧含量低于2000ppm，保持氣流磨中氣壓為0.101MPa，再通入4N高純氫氣至0.105~0.110MPa，打開高壓泵使氣體產生內循環運動，流化床中氣流以速度為300米/秒~500米/秒氣流磨10分鐘~120分鐘，氣流磨結束后篩選合適粒度的鈦粉末顆粒作為涂層用粉末顆粒備用。再采用真空燒結工藝在骨科、牙科等植入物表面獲得了開放式多孔鈦涂層。該涂層一方面保持了高真空燒結鈦涂層良好的空間結構，另一方面通過粉末顆粒的氣流磨預處理使植入物表面鈦涂層與鈦合金基體的結合強度獲得了大幅度提高，提升了植入物的可靠性與安全性。且該工藝成本較低。

真空燒結多孔鈦涂層的粉末顆粒氣流磨預處理方法是采取以下技術方案實現：

真空燒結多孔鈦涂層的粉末顆粒氣流磨預處理方法，首先將待處理的鈦粉末顆粒放入流化床式氣流磨設備中，然后通入4N高純氬氣，使氣流磨設備中氣氛的氧含量低于2000ppm，保持氣流磨中氣壓為0.101MPa，再通入4N高純氫氣至0.105~0.110MPa，打開高壓泵使氣體產生內循環運動，流化床中氣流以速度為300米/秒~500米/秒氣流磨10分鐘~120分鐘，氣流磨結束后篩選合適粒度的鈦粉末顆粒作為涂層用粉末顆粒備用，再采用真空燒結工藝在骨科、牙科等植入物表面獲得了開放式多孔鈦涂層。

所述的預處理后鈦粉末顆粒粒度為50~250微米（μm）。