CN102634789A - 等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法 - Google Patents

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张小立
彭竹琴
刘�英
张照军
卢金斌
赵慧君
刘芳
汤峰
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Abstract

本发明公开了一种等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，在涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金表面进行等离子熔覆，等离子熔覆法的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为0.5-5mm/s，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为1.0-3.0mm。使用沉淀法制备羟基磷灰石粉末，经过洗涤、烘干、研磨、过筛，并和酒精甘油混合均匀后涂敷于经过腐蚀的钛铝合金表面，高温烧结后，再进行等离子熔覆，形成结合强度较高的涂层材料。该工艺稳定，易于形成大面积（≥10cm2）、大厚度（≥1.0μm）的涂层材料。涂层制备工艺简单，稳定性好，易掌握。强度可达60MPa，韧性可达1.0MPa·m1/2。

Description

等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法
技术领域
本发明涉及一种在钛铝合金表面涂敷羟基磷灰石涂层的方法，获得较高涂层结合强度的技术领域。
背景技术
羟基磷灰石有良好的生物相容性，没有毒性。由于它的合成过程与人体骨组织矿化过程相似，羟基磷灰石能够与骨直接结合而达到真正的骨整合。但它本质上为脆性材料，抗弯强度和断裂韧性等性能指标低于人体的致密骨组织，限制了其作为承载条件下的长期使用。因此金属基涂层材料的研究应运而生。
羟基磷灰石涂层假体目前在临床广泛应用，现有的涂层制备技术有等离子喷涂，离子束沉积法，激光熔敷法，放电等离子烧结，涂敷-烧结法等。但是随着临床翻修病例的增多，也显示出一些弊端，如涂层与金属基体之间的结合强度不足等。
发明内容
本发明的目的在于获得较高结合强度的钛铝基羟基磷灰石涂层材料。
本发明的技术方案是：等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，在涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金表面进行等离子熔覆，等离子熔覆法的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为0.5-5mm/s，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为1.0-3.0 mm。
等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，它的具体步骤如下：
（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3.5-5%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的3.5-5%，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1.0-3.0mm，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1200-1300℃的条件下烧结，保温0.5-1小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为0.5-5mm/s，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，经过洗涤、烘干、研磨、过筛，并和酒精甘油混合均匀后涂敷于经过腐蚀的钛铝合金表面，高温烧结后，再进行等离子熔覆，形成结合强度较高的涂层材料。该工艺稳定，易于形成大面积（≥10cm2）、大厚度（≥1.0μm）的涂层材料。
利用了钛铝合金低比重、高的比强度和良好的韧性等特点，将其表面利用等离子熔覆技术涂敷生物涂层，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60MPa，韧性可达1.0MPa·m1/2。
具体实施方式
实施例1
将沉淀法制备得到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9%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。并放入电阻炉中于1300℃烧结并保温0.5小时。空冷。将上述涂层材料进行等离子熔覆。采用较大的熔覆电流为45A，扫描速度为2mm/s。得到涂层均匀的钛铝基羟基磷灰石涂层。
实施例2
将沉淀法制备得到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10%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。并放入电阻炉中于1300℃烧结并保温40分钟。空冷。将上述涂层材料进行等离子熔覆。采用较大的熔覆电流为45A，扫描速度为1mm/s。得到涂层均匀的钛铝基羟基磷灰石涂层。
实施例3
等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于它的步骤如下：
（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3.5%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的3.5%，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1.0mm，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，保温0.5小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流30A，扫描速度为0.5mm/s，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2.0 mm。
实施例4
等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于它的步骤如下：
（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5%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的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2.0mm，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1300℃的条件下烧结，保温1小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流50A，扫描速度为5mm/s，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。
实施例5
等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，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3.5-5%，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3.5-5%，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1.0-3.0mm，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1200-1300℃的条件下烧结，保温0.5-1小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为0.5-5mm/s，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1.0-3.0 mm。

Claims (2)

1. 等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于：在涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金表面进行等离子熔覆，等离子熔覆法的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为0.5-5mm/s，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为1.0-3.0 mm。
2. 根据权利要求1所述的等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，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3.5-5%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的3.5-5%，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1.0-3.0mm，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1200-1300℃的条件下烧结，保温0.5-1小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为0.5-5mm/s，得到钛铝基羟基磷灰石涂层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101962767A (zh) * 2010-10-26 2011-02-02 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 一种用于高温预置涂层的电子束熔覆改性方法

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