CN102631704A - 一种钛铝基羟基磷灰石涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛铝基羟基磷灰石涂层，在钛铝合金表面涂覆有羟基磷灰石涂层，得到钛铝基羟基磷灰石涂层，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为0.1-3.0mm。使用沉淀法制备羟基磷灰石粉末和甘油的混合物涂刷在经过腐蚀处理的钛铝合金表面，经过高温烧结，从而形成生物涂层，使钛铝合金不仅具有高的强度和韧性，同时具有更好的生物相容性。该方法所得涂层厚度均匀、牢固，可做生物材料领域进一步应用研究。利用了钛铝合金低比重、高的比强度和良好的韧性等特点，将其表面涂敷生物涂层，使得该材料有可能替代承载的大型种植体。涂层制备工艺简单，稳定性好，易掌握。强度可达80MPa，韧性可达1.0MPa·m^1/2。

Description

一种钛铝基羟基磷灰石涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钛铝基羟基磷灰石涂层，提高钛铝合金具有更好的生物相容性。

背景技术

羟基磷灰石即HAP，是最常见的一种生物活性材料，它与其它生物材料显著不同之处在于它具有与人体骨组织相似的无机成分，它含有人体组织所必需的钙和磷元素，且不含其它有害元素。植入体内后，在体液的作用下，钙和磷会游离出材料表面，被机体组织所吸收，并能与人体骨骼组织形成化学键结合，生长出新的组织。因此，羟基磷灰石陶瓷是目前公认的具有良好的生物相容性，并具有骨引导性，即生物活性的陶瓷材料。

虽然近年来，对羟基磷灰石纳米化及其复合材料进行了系列研究，并在组织工程应用中取得了较快的进展。但仍然存在很多的问题，如没能从根本上提高其强度和韧性以满足临床的种种需求，没能彻底解决复合材料体内的降解速度与骨生长速度相匹配的问题等。到目前为止，HAP陶瓷不能用作承载种植体，它在医学上的应用仅限于小的非承载种植体、粉末、涂层和低承载的多孔种植体。

发明内容

本发明的目的在于克服现有羟基磷灰石由于强度和韧性不足，不能用作承载种植体的局限性。使用钛铝合金作为基体材料，通过烧结方法在其表面涂敷羟基磷灰石涂层后，可望用于承载假体。直接高温烧结的方法在钛铝（TiAl）合金表面涂敷羟基磷灰石涂层，工艺简单，无污染，性能稳定，适用于工业规模。

本发明的技术方案是：一种钛铝基羟基磷灰石涂层，在钛铝合金表面涂覆有羟基磷灰石涂层，得到钛铝基羟基磷灰石涂层，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为0.1-3.0 mm。

钛铝基羟基磷灰石涂层的制备方法，其特征在于它的步骤如下：

（1）将目数为300-400目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的1.5-3%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的1.5-3%，得到羟基磷灰石混合料；

（2）将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为0.1-3.0mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金；

（3）将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在900-1200℃的条件下烧结，烧结时间1-3小时后在空气中冷却，得到钛铝基羟基磷灰石涂层。

使用沉淀法制备羟基磷灰石粉末和甘油的混合物涂刷在经过腐蚀处理的钛铝合金表面，经过高温烧结，从而形成生物涂层，使钛铝合金不仅具有高的强度和韧性，同时具有更好的生物相容性。该方法所得涂层厚度均匀、牢固，可做生物材料领域进一步应用研究。

利用了钛铝合金低比重、高的比强度和良好的韧性等特点，将其表面涂敷生物涂层，使得该材料有可能替代承载的大型种植体。涂层制备工艺简单，稳定性好，易掌握。强度可达80MPa，韧性可达1.0MPa·m^1/2。

具体实施方式

实施例1

利用沉淀法制备得到Ca/P比为1.67的羟基磷灰石粉末，经过蒸发、洗涤、干燥后，利用研钵磨细，然后过400目的筛。将尺寸为宽10mm×长40mm×厚5mm的钛铝合金表面经过1000#的砂纸打磨后，利用5%的硝酸酒精腐蚀3小时，后蒸馏水清洗，烘干。将羟基磷灰石粉末和6%的酒精甘油（酒精与甘油的质量比为1：1）混合，并均化，然后过200目筛。将以上糊状混合物均匀涂敷在经过处置的TiAl合金表面。将上述具有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中于1200℃烧结并保温2小时。空冷。得到涂层均匀的钛铝基羟基磷灰石涂层。

实施例2

利用沉淀法制备得到Ca/P比为1.67的羟基磷灰石粉末，经过蒸发、洗涤、干燥后，利用研钵磨细，然后过300目的筛。将尺寸为宽5mm×长20mm×厚2mm的钛铝合金表面经过1000#的砂纸打磨后，利用硝酸酒精腐蚀3小时，后蒸馏水清洗，烘干。将羟基磷灰石粉末和5%的酒精甘油（1：1）混合，并均化，然后过200目筛。将以上糊状混合物均匀涂敷在经过处置的TiAl合金表面。将上述具有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中于1200℃烧结并保温1小时。空冷。得到涂层均匀的钛铝基羟基磷灰石涂层。

实施例3

一种钛铝基羟基磷灰石涂层，在钛铝合金表面涂覆有羟基磷灰石涂层，得到钛铝基羟基磷灰石涂层，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为0.1 mm。

钛铝基羟基磷灰石涂层的制备方法，它的步骤如下：

（1）将目数为300目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的1.5%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的1.5%，得到羟基磷灰石混合料；

（2）将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为0.1mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金；

（3）将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在900℃的条件下烧结，烧结时间1小时后在空气中冷却，得到钛铝基羟基磷灰石涂层。

实施例4

一种钛铝基羟基磷灰石涂层，在钛铝合金表面涂覆有羟基磷灰石涂层，得到钛铝基羟基磷灰石涂层，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为3.0 mm。

钛铝基羟基磷灰石涂层的制备方法，它的步骤如下：

（1）将目数为400目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的3%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的3%，得到羟基磷灰石混合料；

（2）将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为3.0mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金；

（3）将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在1200℃的条件下烧结，烧结时间3小时后在空气中冷却，得到钛铝基羟基磷灰石涂层。

实施例5

一种钛铝基羟基磷灰石涂层，在钛铝合金表面涂覆有羟基磷灰石涂层，得到钛铝基羟基磷灰石涂层，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为0.1-3.0 mm。

钛铝基羟基磷灰石涂层的制备方法，它的步骤如下：

（1）将目数为300-400目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的1.5-3%，酒精的质量分数浓度为70-100%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的1.5-3%，得到羟基磷灰石混合料；

（2）将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为0.1-3.0mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金；

（3）将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在900-1200℃的条件下烧结，烧结时间1-3小时后在空气中冷却，得到钛铝基羟基磷灰石涂层。

Claims (2)

1. 一种钛铝基羟基磷灰石涂层，其特征在于：在钛铝合金表面涂覆有羟基磷灰石涂层，得到钛铝基羟基磷灰石涂层，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为0.1-3.0 mm。

2. 根据权利要求1所述的钛铝基羟基磷灰石涂层的制备方法，其特征在于它的步骤如下：

（1）将目数为300-400目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的1.5-3%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的1.5-3%，得到羟基磷灰石混合料；

（2）将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为0.1-3.0mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金；

（3）将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在900-1200℃的条件下烧结，烧结时间1-3小时后在空气中冷却，得到钛铝基羟基磷灰石涂层。