[發明專利]一種醫用高熵合金復合強化層及其制備方法

在審

• 申請號: 202210119130.1
• 申請日: 2022-02-08
• 公開（公告）號: CN114525478A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 譚洪;楊紀潔;王成磊;謝映光;梁朝杰;劉偉杰;梁慕林
• 申請（專利權）人: 桂林醫學院附屬醫院;桂林電子科技大學
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/58;C23C14/16;C23C8/36;C22C30/02;C22C30/00;A61L27/06;A61L27/30;A61L27/50
• 代理公司: 深圳青年人專利商標代理有限公司 44350
• 代理人: 黃桂仕

本發明適用于表面改性技術領域和生物醫療材料及制備技術領域，提供了一種醫用高熵合金復合強化層及其制備方法。該高熵合金復合強化層是通過等離子固態表面冶金技術沉積于金屬基材表面的高熵合金沉積層，制備方法：將金屬基材和高熵合金源極靶材置于等離子固態表面冶金設備中；通過等離子固態表面冶金設備將高熵合金源極靶材通過固態表面冶金步驟滲鍍沉積于所述金屬基材的表面形成高熵合金沉積層。本發明所提供的一種醫用高熵合金復合強化層及其制備方法，利用等離子固態表面冶金技術的結合力強、表面改性效率高、成本低、可適應各種復雜工件形狀等技術優勢，提高醫用植入體材料的耐磨性、耐腐蝕性、穩定性和生物相容性。

技術領域

本發明屬于表面改性技術領域和生物醫療材料及制備技術領域，尤其涉及一種醫用高熵合金復合強化層及其制備方法。

背景技術

目前，臨床應用常見的骨修復金屬材料有鈦、鈦合金、不銹鋼、鎂合金和鈷鉻合金等，其中鈦和鈦合金因具有良好的生物相容性、力學強度和抗腐蝕能力而被廣泛應用于硬組織植入體的制造。但是，因鈦和鈦合金本身存在生物惰性，導致植入體的表面容易被纖維結締組織包裹，無法與骨組織形成良好的結合，從而引發植入體的松動，致使臨床手術失敗率較高。

另外，由于鈦和鈦合金與骨的熱膨脹系數存在較大差異，也會造成結合不穩定。同時，植入體在人體內服役工況非常惡劣，體內環境中富含各種離子、含氧量充足，在摩擦過程的復合作用下，植入體易受磨損和腐蝕。

表面改性技術能夠基于機械、物理、化學等方法來改變鈦和鈦合金植入體表面氧化膜的結構、化學成分等，從而進一步地提高其生物相容性、生物活性、耐磨性和耐腐蝕性等。因此，不同的鈦和鈦合金表面改性技術被提出，來滿足臨床應用需求。

近年來針對醫用鈦和鈦合金的表面改性技術發展迅速，如陽極氧化法、微弧氧化法、電泳沉積法、熱氧化法、離子注入法、氣相沉積法、溶膠凝膠法和噴砂酸蝕法等方法，使得醫用鈦和鈦合金的生物活性、生物相容性、耐磨及耐蝕性能取得重大進步，但醫用鈦和鈦合金的表面改性技術仍存在一些不足，主要有涂層與基體結合強度不足、單一改性方法要滿足多種生物學性能需求比較困難等。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供了一種醫用高熵合金復合強化層及其制備方法，其高熵合金的耐磨性、耐腐蝕性、穩定性和生物相容性佳。

本發明的技術方案是：一種醫用高熵合金復合強化層及其制備方法，通過等離子固態表面冶金方式沉積于所述金屬基材表面的高熵合金沉積層。

可選地，所述高熵合金沉積層包括Ti、Ta、Zr、Mo、Nb、Hf、Fe、W、Co、Cr、Cu、Al和Ni中的至少五種；所述金屬基材的材料為鈦或鈦合金。

本發明還提供了一種用于制備上述高熵合金復合強化層的制備方法，包括以下步驟：

制備金屬基材；

制備包括至少五種金屬元素的高熵合金源極靶材；

將所述金屬基材和所述高熵合金源極靶材置于等離子固態表面冶金設備中；

通過所述等離子固態表面冶金設備將高熵合金源極靶材通過固態表面冶金步驟滲鍍沉積于所述金屬基材的表面形成高熵合金沉積層。

可選地，制備所述高熵合金源極靶材包括以下步驟：

配料步驟：選用純度不低于99.9％的Ti、Ta、Zr、Mo、Nb、Hf、Fe、W、Co、Cr、Cu、Al和Ni中的至少五種，稱重配比后得到原材料；

初步熔煉步驟：對所述原材料進行初步熔煉；

真空電弧熔煉：對進行初步熔煉后的原材料進行真空電弧熔煉；

靶材成型步驟：對進行真空電弧熔煉后的原材料進行置于模具中形成設定形狀，得到所述高熵合金源極靶材。