等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法
2023-05-22 03:37:21
專利名稱：等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法
技術領域：
本發明涉及一種在鈦鋁合金表面塗敷羥基磷灰石塗層的方法，獲得較高塗層結合強度的技術領域。
背景技術：
羥基磷灰石有良好的生物相容性，沒有毒性。由於它的合成過程與人體骨組織礦化過程相似，羥基磷灰石能夠與骨直接結合而達到真正的骨整合。但它本質上為脆性材料，抗彎強度和斷裂韌性等性能指標低於人體的緻密骨組織，限制了其作為承載條件下的長期使用。因此金屬基塗層材料的研究應運而生。羥基磷灰石塗層假體目前在臨床廣泛應用，現有的塗層製備技術有等離子噴塗，離子束沉積法，雷射熔敷法，放電等離子燒結，塗敷-燒結法等。但是隨著臨床翻修病例的增多，也顯示出一些弊端，如塗層與金屬基體之間的結合強度不足等。
發明內容
本發明的目的在於獲得較高結合強度的鈦鋁基羥基磷灰石塗層材料。本發明的技術方案是等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法，在塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金表面進行等離子熔覆，等離子熔覆法的熔覆參數為電流30-50A，掃描速度為O. 5-5mm/s，鈦鋁基羥基磷灰石塗層的厚度為I. 0-3. O mm。等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法，它的具體步驟如下
(I)將目數為300-400目的羥基磷灰石與酒精、甘油混合，酒精的質量為羥基磷灰石質量的3. 5-5%，甘油的質量為羥基磷灰石質量的3. 5-5%，得到羥基磷灰石混合料；
(2 )將鈦鋁合金表面打磨、拋光並經過腐蝕後，將羥基磷灰石混合料塗敷在鈦鋁合金表面，塗敷厚度為I. 0-3. 0mm，得到塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金；
(3)將塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金放入電阻爐中在1200-1300°C的條件下燒結，保溫O. 5-1小時，然後進行等離子熔覆，等離子熔覆的熔覆參數為電流30-50A，掃描速度為O. 5-5mm/s，得到鈦鋁基羥基磷灰石塗層。使用沉澱法製備羥基磷灰石粉末，經過洗滌、烘乾、研磨、過篩，並和酒精甘油混合均勻後塗敷於經過腐蝕的鈦鋁合金表面，高溫燒結後，再進行等離子熔覆，形成結合強度較高的塗層材料。該工藝穩定，易於形成大面積O 10cm2)、大厚度O I. OMm)的塗層材料。利用了鈦鋁合金低比重、高的比強度和良好的韌性等特點，將其表面利用等離子熔覆技術塗敷生物塗層，使得該材料有可能替代承載的大型種植體。塗層製備工藝簡單，穩定性好，易掌握。強度可達60MPa,韌性可達I. OMPa · m1/2。
具體實施例方式實施例I
將沉澱法製備得到Ca/P比為I. 67的羥基磷灰石粉末，經過蒸發、洗滌、乾燥後，利用研缽磨細，然後過400目的篩。將尺寸為寬IOmmX長40mmX厚5mm的鈦鋁合金表面經過1000#的砂紙打磨後，利用硝酸酒精腐蝕3小時，後蒸餾水清洗，烘乾。將羥基磷灰石粉末和9%的酒精甘油(I :1)混合，並均化，然後過200目篩。將以上糊狀混合物均勻塗敷在經過處置的TiAl合金表面。並放入電阻爐中於1300°C燒結並保溫O. 5小時。空冷。將上述塗層材料進行等離子熔覆。採用較大的熔覆電流為45A，掃描速度為2mm/s。得到塗層均勻的鈦鋁基羥基磷灰石塗層。實施例2
將沉澱法製備得到Ca/P比為I. 67的羥基磷灰石粉末，經過蒸發、洗滌、乾燥後，利用研缽磨細，然後過400目的篩。將尺寸為寬IOmmX長40mmX厚5mm的鈦鋁合金表面經過1000#的砂紙打磨後，利用硝酸酒精腐蝕3小時，後蒸餾水清洗，烘乾。將羥基磷灰石粉末和10%的酒精甘油(I :1)混合，並均化，然後過200目篩。將以上糊狀混合物均勻塗敷在經過 處置的TiAl合金表面。並放入電阻爐中於1300°C燒結並保溫40分鐘。空冷。將上述塗層材料進行等離子熔覆。採用較大的熔覆電流為45A，掃描速度為lmm/s。得到塗層均勻的鈦鋁基羥基磷灰石塗層。實施例3
等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法，其特徵在於它的步驟如下
(I)將目數為300目的羥基磷灰石與酒精、甘油混合，酒精的質量為羥基磷灰石質量的3. 5%，甘油的質量為羥基磷灰石質量的3. 5%，得到羥基磷灰石混合料；
(2 )將鈦鋁合金表面打磨、拋光並經過腐蝕後，將羥基磷灰石混合料塗敷在鈦鋁合金表面，塗敷厚度為I. 0mm，得到塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金；
(3)將塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金放入電阻爐中在1200°C的條件下燒結，保溫O. 5小時，然後進行等離子熔覆，等離子熔覆的熔覆參數為電流30A，掃描速度為O. 5mm/s,得到鈦鋁基羥基磷灰石塗層，鈦鋁基羥基磷灰石塗層的厚度為2.0 _。實施例4
等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法，其特徵在於它的步驟如下
(I)將目數為400目的羥基磷灰石與酒精、甘油混合，酒精的質量為羥基磷灰石質量的5%，甘油的質量為羥基磷灰石質量的5%，得到羥基磷灰石混合料；
(2 )將鈦鋁合金表面打磨、拋光並經過腐蝕後，將羥基磷灰石混合料塗敷在鈦鋁合金表面，塗敷厚度為2. 0mm，得到塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金；
(3)將塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金放入電阻爐中在1300°C的條件下燒結，保溫I小時，然後進行等離子熔覆，等離子熔覆的熔覆參數為電流50A，掃描速度為5mm/s，得到鈦鋁基羥基磷灰石塗層，鈦鋁基羥基磷灰石塗層的厚度為3. O _。實施例5
等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法，其特徵在於它的步驟如下
(I)將目數為300-400目的羥基磷灰石與酒精、甘油混合，酒精的質量為羥基磷灰石質量的3. 5-5%，酒精的質量分數濃度為70-100%，甘油的質量為羥基磷灰石質量的3. 5_5%，得到羥基磷灰石混合料；
(2 )將鈦鋁合金表面打磨、拋光並經過腐蝕後，將羥基磷灰石混合料塗敷在鈦鋁合金表面，塗敷厚度為I. 0-3. 0mm，得到塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金；(3)將塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金放入電阻爐中在1200-1300°C的條件下燒結，保溫O. 5-1小時，然後進行等離子熔覆，等離子熔覆的熔覆參數為電流30-50A，掃描速度為
O.5-5mm/s，得到鈦鋁基羥基磷灰石塗層，鈦鋁基羥基磷灰石塗層的厚度為I. 0-3. O _。權利要求
1.等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法，其特徵在於在塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金表面進行等離子熔覆，等離子熔覆法的熔覆參數為電流30-50A，掃描速度為O. 5-5mm/s，鈦鋁基羥基磷灰石塗層的厚度為I. 0-3. O mm。
2.根據權利要求I所述的等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法，其特徵在於它的步驟如下 (I)將目數為300-400目的羥基磷灰石與酒精、甘油混合，酒精的質量為羥基磷灰石質量的3. 5-5%，甘油的質量為羥基磷灰石質量的3. 5-5%，得到羥基磷灰石混合料； (2 )將鈦鋁合金表面打磨、拋光並經過腐蝕後，將羥基磷灰石混合料塗敷在鈦鋁合金表面，塗敷厚度為I. 0-3. 0mm，得到塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金； (3)將塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金放入電阻爐中在1200-1300°C的條件下燒結，保溫O. 5-1小時，然後進行等離子熔覆，等離子熔覆的熔覆參數為電流30-50A，掃描速度為O.5-5mm/s，得到鈦鋁基羥基磷灰石塗層。
全文摘要
本發明公開了一種等離子熔覆製備鈦鋁基羥基磷灰石塗層的方法，在塗覆有羥基磷灰石塗層的鈦鋁合金表面進行等離子熔覆，等離子熔覆法的熔覆參數為電流30-50A，掃描速度為0.5-5mm/s，鈦鋁基羥基磷灰石塗層的厚度為1.0-3.0mm。使用沉澱法製備羥基磷灰石粉末，經過洗滌、烘乾、研磨、過篩，並和酒精甘油混合均勻後塗敷於經過腐蝕的鈦鋁合金表面，高溫燒結後，再進行等離子熔覆，形成結合強度較高的塗層材料。該工藝穩定，易於形成大面積(≥10cm2)、大厚度(≥1.0μm)的塗層材料。塗層製備工藝簡單，穩定性好，易掌握。強度可達60MPa，韌性可達1.0MPa·m1/2。
文檔編號C23C24/10GK102634789SQ20121011662
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者劉芳, 劉 英, 盧金斌, 張小立, 張照軍, 彭竹琴, 湯峰, 趙慧君 申請人:中原工學院