[發明專利]一種選區激光熔化TC4合金基復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210568449.2
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114875408B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 李寧;顏家振;董鑫;張幖;李銳;張玉鮮;劉楠;樊星云
• 申請（專利權）人: 成都科寧達材料有限公司
• 主分類號: C23F1/26
• 分類號: C23F1/26;C23C14/02;C23C14/16;C23C14/35;C22C19/05;C22C14/00;A61K6/829;B33Y40/20;B33Y70/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 李博

本發明提供了一種選區激光熔化TC4合金基復合材料的制備方法，包括如下步驟：采用酸性溶液對選區激光熔化TC4合金進行腐蝕處理，得到表面腐蝕合金；在所述表面腐蝕合金的表面進行鍍膜處理，得到表面為鎳鉻鉬合金鍍層的選區激光熔化TC4合金基復合材料。本發明先對選區激光熔化TC4合金進行腐蝕處理，能夠去除其表面的夾雜物和應力層，再進行表面鍍膜處理，得到表面為鎳鉻鉬合金鍍層的選區激光熔化TC4合金基復合材料，其中，合金鍍層中的鎳和鉻元素對氧親和性較大，顯著改善了內生氧化膜的性質，促進TC4合金和陶瓷的化學結合；鉬元素作為表面活性劑，改善了鍍層的表面質量，進一步提高了TC4合金和陶瓷的物理和化學結合力。

技術領域

本發明屬于生物合金技術領域，具體涉及一種選區激光熔化TC4合金基復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

TC4合金(Ti-6Al-4V)生物相容性非常好，具有彈性模量低，屈服強度高，比強度大等良好的綜合力學性能，且不含對人體有害的鎘元素與鈹元素，被廣泛應用在口腔修復領域，如口腔支架，修復體，烤瓷冠橋等。通常采用數控切削的方法來加工TC4合金修復體，但由于TC4合金導熱性能差，在切削時發熱嚴重損傷刀具，提高了加工的成本。同時數控切削技術原材料浪費較大，進一步提高了生產成本。選區激光熔化技術(SLM)屬于金屬3D打印技術的一種，它以三維數字模型為基礎，直接制造任意形狀三維實體的技術。在口腔修復領域中，選區激光熔化技術使口腔修復變得個性化，可以輕松滿足不同患者的需求。因此選區激光熔化技術制備的TC4合金口腔修復體已經廣泛應用到口腔修復領域。

選區激光熔化TC4合金用于牙體和牙列缺損修復時需要在其表面上覆蓋與天然牙外觀上相似的瓷粉，經過烤瓷燒結形成烤瓷修復體。這種修復體具有天然牙外觀和金屬基底良好的理化性能。目前，選區熔化TC4合金已成為國內外對牙體、牙列缺損修復的主要方式之一，但其在實際臨床應用中容易出現崩瓷，瓷剝落等現象，這嚴重限制了其在口腔修復領域的進一步應用。這主要是因為選區激光熔化TC4合金表面可能存在孔洞等缺陷，這會引入一些夾雜物，在后續烤瓷時產生氣體，造成崩瓷和裂瓷。同時陶瓷在TC4合金界面的潤濕性較差，化學結合力較低，這也會降低金瓷結合強度。因此如何提高選區激光熔化TC4合金與陶瓷的結合性能成為本領域亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種選區激光熔化TC4合金基復合材料及其制備方法和應用。本發明提供的制備方法制備得到的復合材料能夠提高與陶瓷的結合性能，以保證選區激光熔化TC4合金在實際臨床使用過程中不會出現崩瓷，瓷斷裂。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種選區激光熔化TC4合金基復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)采用酸性溶液對選區激光熔化TC4合金進行腐蝕處理，得到表面腐蝕合金；

(2)在所述步驟(1)得到的表面腐蝕合金的表面進行鍍膜處理，得到表面為鎳鉻鉬合金鍍層的選區激光熔化TC4合金基復合材料。

優選地，所述步驟(1)中酸性溶液為鹽酸和氫氟酸的混合溶液。

優選地，所述酸性溶液中鹽酸的濃度為5～10wt.％，氫氟酸的濃度為1～2wt.％。

優選地，所述步驟(2)中鍍膜處理采用磁控濺射的方法。

優選地，所述磁控濺射的功率為3～4KW，所述磁控濺射的工作電壓為900～1000V，所述磁控濺射的工作電流為0.05～0.1A。

優選地，所述步驟(2)中鍍膜處理的溫度為300～350℃。

優選地，所述步驟(2)的鎳鉻鉬合金鍍層中鎳含量為69.5～70.5wt.％，鉻含量為24.5～25.5wt.％，余量為鉬。

優選地，所述步驟(2)中的鎳鉻鉬合金鍍層的厚度為500～800nm。