CN105297000A - 一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层制备方法 - Google Patents

一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105297000A
CN105297000A CN201510709566.6A CN201510709566A CN105297000A CN 105297000 A CN105297000 A CN 105297000A CN 201510709566 A CN201510709566 A CN 201510709566A CN 105297000 A CN105297000 A CN 105297000A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder feeding
gas
hydroxyapatite
hydroxyapatite coating
transplanting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510709566.6A
Other languages
English (en)
Inventor
纪岗昌
陈枭
白小波
王洪涛
董增祥
宋杰光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiujiang University
Original Assignee
Jiujiang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiujiang University filed Critical Jiujiang University
Priority to CN201510709566.6A priority Critical patent/CN105297000A/zh
Publication of CN105297000A publication Critical patent/CN105297000A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A61L27/04—Metals or alloys
    • A61L27/042—Iron or iron alloys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/30—Inorganic materials
    • A61L27/32—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/02—Treatment of implants to prevent calcification or mineralisation in vivo

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层的冷喷制备方法，采用粒度为20-45μm微米的球形羟基磷灰石粉末，以氮气为加速气体和送粉气，加速气体压力为1.8-2.0MPa，加速气体的温度为300-600°C，送粉气体的压力为2.0-2.2MPa，送粉气温度为50-200°C，在基体上沉积一层羟基磷灰石涂层。本发明的优点：通过控制冷喷涂工艺参数，可获得无分解的具有良好生物活性和稳定性的羟基磷灰石涂层。

Description

一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层制备方法
技术领域
本发明属于可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层的冷喷制备方法技术领域，涉及一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层的冷喷制备方法，为制备搞生物活性涂层提供了可行的工艺方法。
背景技术
羟基磷灰石是用于制备移植体构件的表面生物涂层材料之一。除了良好的结合强度、生物相容性外，高的表面生物活性和内部生物稳定性是生物移植体构件所期望的性能之一。通常认为，纳米结构的羟基磷灰石具有较高的生物活性，而微米结构的羟基磷灰石具有较好的生物稳定性。因此制备表面纳米结构、内部微米结构的羟基磷灰石是获得表面高生物活性和芯部高生物稳定性生物陶瓷涂层的关键问题。常用于制备羟基磷灰石涂层的方法有等离子喷涂、激光熔覆等，虽然这些方法可以获得涂层的制备，但存在因过热而引起的羟基磷灰石分解和涂层中热应力导致的裂纹等；对于纳米羟基磷灰石，这种因热效应导致的相变和分解更加严重，难于制备无相分解的生物陶瓷涂层。
冷喷涂是基于粒子动能转换为粒子碰撞变形而实现沉积的工艺方法。具有粒子温度低，速度高，沉积过程粒子处于固态等特征，是沉积结构热敏感材料涂层的方法之一。然而，由于羟基磷灰石粒子有限的塑性和强度，如何通过粒子特性和沉积工艺调控粒子沉积特性，已达到在金属构件表面制备具有表面高生物活性和内部高生物稳定性的涂层是值得研究的理论问题和具有实用应用价值的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合制备高生物活性和高稳定性、可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层制备方法，以实现纳米结构和微米结构的羟基磷灰石涂层沉积。
为实现上述目的，本发明提供的可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层的冷喷制备方法，采用粒度为20-45μm微米的球形羟基磷灰石粉末，以氮气为加速气体和送粉气，加速气体压力为1.8-2.0MPa，加速气体的温度为300-600°C，送粉气体的压力为2.0-2.2MPa，送粉气温度为50-200°C，在基体上沉积一层羟基磷灰石涂层。
所述的冷喷制备方法，其中，喷涂距离3-10mm，喷枪移动速度为3-5mm/s。
所述的冷喷制备方法，其中，基体为不锈钢。
本发明与现有制备羟基磷灰石涂层的工艺相比，其有益的效果在于，由于采用了纳米结构的羟基磷灰石，其涂层的生物活性提高。通过送粉气和加速气体双预热，结合送粉气和加速气体的压力、温度调控，结合合理的喷涂距离和喷枪移动速度，抑制了由于热喷涂粒子过度加热导致的羟基磷灰石特别是纳米结构羟基磷灰石分解和有害相的生成，涂层具有良好生物活性和稳定性。
具体实施方式
本发明采取的技术方案，包括粉末的结构、粒度和密度及冷喷沉积工艺。选用纳米结构和微米结构的羟基磷灰石球形粒子粉末，粒子尺寸为20-45μm。为了抑制因热效应引起的沉积过程成分和相结构演化，通过控制冷喷涂加速气体和送粉气体压力和温度、喷涂距离和喷枪移动速度，加速气体和送粉气体均为氮气（N2），加速气体和送粉气体压力分别为：1.8-2.0MPa和2.0-2.2MPa；加速气体和送粉气体温度分别为：300-600°C和50-300°C；喷涂距离为3-10mm，喷枪移动速度为3-5mm/s，基体为不锈钢316L，实现表面纳米结构内部微米结构羟基磷灰石涂层的制备。
以下依照本发明的技术方案作出具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于这些实例。
实施例1
选用微米结构的羟基磷灰石粉末，粉末的粒度为20-45μm，粒子形状为球形。采用CS-2000型冷喷涂系统制备涂层，以氮气为加速气体和送粉气，压力2.0MPa和2.2MPa，采用送粉气和加速气体双预热，送粉气温度为200°C，加速气体温度500°C，喷涂距离为5mm，喷枪移动速度为5mm/s；在316基体（不锈钢316L）上沉积一层厚度约200μm左右的致密微米羟基磷灰石涂层。
实施例2
选用纳米结构的羟基磷灰石粉末，粉末的粒度为20-45μm，粒子形状为球形。采用CS-2000型冷喷涂系统制备涂层，以氮气为加速气体和送粉气，压力2.0MPa和2.2MPa，采用送粉气和加速气体双预热，送粉气温度为150°C，加速气体温度400°C，喷涂距离为5mm，喷枪移动速度为3mm/s，在316基体上沉积一层厚度约50-100μm的致密纳米羟基磷灰石涂层，经X-Ray分析表明，涂层的相结构和组织结构与原始粉末相同。

Claims (3)

1.一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层的冷喷制备方法，采用粒度为20-45μm微米的球形羟基磷灰石粉末，以氮气为加速气体和送粉气，加速气体压力为1.8-2.0MPa，加速气体的温度为300-600°C，送粉气体的压力为2.0-2.2MPa，送粉气温度为50-200°C，在基体上沉积一层羟基磷灰石涂层。
2.根据权利要求1所述的冷喷制备方法，其中，喷涂距离3-10mm，喷枪移动速度为3-5mm/s。
3.根据权利要求1所述的冷喷制备方法，其中，基体为不锈钢。
CN201510709566.6A 2015-10-28 2015-10-28 一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层制备方法 Pending CN105297000A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510709566.6A CN105297000A (zh) 2015-10-28 2015-10-28 一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510709566.6A CN105297000A (zh) 2015-10-28 2015-10-28 一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105297000A true CN105297000A (zh) 2016-02-03

Family

ID=55194794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510709566.6A Pending CN105297000A (zh) 2015-10-28 2015-10-28 一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105297000A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109338268A (zh) * 2018-12-14 2019-02-15 九江学院 一种无相分解的羟基磷灰石涂层的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101591777A (zh) * 2009-06-26 2009-12-02 北京工业大学 一种用冷喷涂制备羟基磷灰石涂层的方法
CN104278267A (zh) * 2014-10-30 2015-01-14 九江学院 一种多尺度金属陶瓷涂层及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101591777A (zh) * 2009-06-26 2009-12-02 北京工业大学 一种用冷喷涂制备羟基磷灰石涂层的方法
CN104278267A (zh) * 2014-10-30 2015-01-14 九江学院 一种多尺度金属陶瓷涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐文勇等: "送粉气流对冷喷涂流场及粒子速度影响的数值模拟", 《西安交通大学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109338268A (zh) * 2018-12-14 2019-02-15 九江学院 一种无相分解的羟基磷灰石涂层的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fomin et al. Structure and mechanical properties of hydroxyapatite coatings produced on titanium using plasma spraying with induction preheating
CN102154639B (zh) 基于铝粒子的冷喷涂沉积制备涂层的方法
CN108315686B (zh) 一种伪高熵合金涂层配方及其涂层制备方法
Vilardell et al. Feasibility of using low pressure cold gas spray for the spraying of thick ceramic hydroxyapatite coatings
CN107022730B (zh) 一种低压等离子喷涂TiN涂层的方法
CN101619434A (zh) 悬浮液等离子喷涂制备多孔羟基磷灰石涂层的方法
CN105386037A (zh) 一种采用选区激光熔化成形技术成形功能梯度零件的方法
CN102181856B (zh) 采用冷喷涂技术制备复合梯度材料的方法
CN106435432A (zh) 一种孔隙率及孔隙形貌可控的热障涂层及其制备方法
CN104005021A (zh) 一种超音速激光沉积低应力涂层的方法
CN103993201A (zh) 一种用于制备镍基非晶复合涂层的合金粉末及其制备方法
CN114000107A (zh) 一种利用eb-pvd技术制备的高熵氧化物超高温热障涂层及其方法
Liu et al. Atmospheric plasma-sprayed hydroxyapatite coatings with (002) texture
CN102994804A (zh) 一种制备高疲劳性能多孔Ti-6Al-4V块体材料的方法
CN105297000A (zh) 一种可实现相结构和成分移植的羟基磷灰石涂层制备方法
CN102443796A (zh) 一种多孔Fe-Al金属间化合物涂层及其制备方法
CN108815581B (zh) 一种双纳米羟基磷灰石/钛复合梯度涂层的制备方法
CN102978426A (zh) 一种碳化钨复合粉末的制备方法
RU2421844C1 (ru) Способ изготовления композиционного катода
CN102424967A (zh) 原位纳米陶瓷颗粒增强金属间化合物基复合材料的制备方法
CN107740030B (zh) 锶掺杂氧化钛涂层组合物、涂层及其制备方法
CN109972108A (zh) 一种纳米结构陶瓷涂层及其原位制备方法与应用
CN113618083B (zh) 一种利用超声冲击调控激光增材制造钛材料组织与性能的方法
CN113909490A (zh) 一种金属零件及其近净成形方法
KR20110122275A (ko) 금속 다공체 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160203

RJ01 Rejection of invention patent application after publication