CN109261958B - 表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，该方法首先采用3D打印法制备多孔钛骨架或多孔钛合金骨架，然后将多孔钛骨架或多孔钛合金骨架腐蚀后进行清洗和干燥，再完全包埋于金属包套内的超细钽粉中，经真空封口后进行低温扩散烧结，最后取出后清除粉末，得到表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料。本发明通过粉末包埋和低温扩散烧结使钽包覆在多孔钛骨架或多孔钛合金骨架的表面并形成冶金结合，大大提高了钽与多孔钛骨架或多孔钛合金骨架表面的结合力，解决了钽涂层与基体结合力差的难题，克服了现有制备方法成本高、工序复杂的缺点。

Description

表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法
技术领域
本发明属于医用植入材料制备技术领域，具体涉及一种表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法。
背景技术
生物医用金属材料作为骨科植入体应用于临床的历史可以追溯到十五世纪，但真正规模应用还是从十九世纪80年代开始。从最早的不锈钢、CoCr合金，到现在应用最为广泛的钛合金，生物医用金属材料早已成为临床上不可或缺的一类关键材料。但与人体骨10GPa～30GPa的模量相比，现有医用金属材料过高的弹性模量(100GPa～200GPa)导致应力屏蔽效应严重，从而导致植入体周围出现骨吸收，最终引起植入体松动或断裂而导致种植失败。
多孔结构的引入可以显著降低材料的弹性模量，并且多孔材料特有的三维联通结构，为新骨细胞的长入和体液的运输提供了致密材料所不能提供的优良通道。另外，随着金属3D打印技术的快速发展和普及，定制化植入体的市场越发繁荣。据不完全统计，从2007年第一例电子束3D打印钛合金髋臼杯被植入人体以来，截止2017年12月，已经有超过10万例的3D打印钛合金髋臼杯被应用于临床。
但目前大量使用的钛合金植入体是以Ti-6Al-4V合金为主，其所含有的Al、V等毒性元素的存在，会引起一系列的毒性反应。V被认为是对生物体有毒的元素，其在生物体内聚集在骨、脾、肝、肾等器官，它的毒性效应与磷酸盐的生化代谢有关，是通过影响Na+、K+、Ca2+和H+与ATP酶发生作用，其毒性超过了Ni和Cr。Al元素对人体的危害是通过铝盐在体内的累积而导致器官的损伤，另外Al元素还可引起骨软化、贫血和神经紊乱等症状。
众所周知，钽是一种理想的生物医用材料，多项研究已经证明了金属钽作为骨科植入体在生物相容性、力学性能、表面摩擦系数以及骨诱导特性粉末的独特优势。然而，由于过高的熔点以及与氧的高亲和力，复杂的制造工序和高昂的制造成本，极大限制了钽及多孔钽作为骨科植入物的规模应用。
目前，钽涂层的制备技术主要包括：化学气象沉积、磁控溅射、等离子喷涂等技术。然而，现有方法所制备的钽涂层与金属基体均未产生冶金结合，在植入后的使用过程中涂层极易脱落，产生的涂层碎屑会导致关节磨损、发炎，从而导致植入失效，加剧患者的病痛和医疗成本。另外，磁控溅射、等离子喷涂等技术以及热喷涂等物理气相沉积技术只能在致密钛合金的表面制备涂层，无法实现多孔结构内部涂层的均匀稳定制备。化学气相沉积技术虽然可以实现多孔结构内部涂层的制备，但是该技术的设备造价高、沉积效率低，并且工艺的稳定性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法。该方法通过粉末包埋和低温扩散烧结使钽包覆在多孔钛骨架或多孔钛合金骨架的表面并形成冶金结合，大大提高了钽与多孔钛骨架或多孔钛合金骨架表面的结合力，解决了钽涂层与基体结合力差的难题，克服了现有制备方法成本高、工序复杂的缺点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、根据需要制备的医用多孔钛或钛合金材料的三维几何模型依次进行模型切层和支撑添加处理，得到各切层的打印数据信息，然后根据各切层的打印数据信息，以钛粉末或钛合金粉末为原料，采用3D打印法制备得到多孔钛骨架或多孔钛合金骨架；
步骤二、将步骤一中制备的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架进行化学腐蚀，然后依次进行超声波清洗和干燥；
步骤三、将步骤三中经干燥后的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架完全包埋于金属包套内的超细钽粉中，然后经真空封口后再进行低温扩散烧结；
步骤四、将步骤三中经低温扩散烧结后的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架取出，然后清除粉末，得到表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料；所述表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料中多孔钛骨架与钽涂层之间、多孔钛合金骨架与钽涂层之间均存在TiTa合金过渡层，所述表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料中的钽涂层的化学成分满足YY/T0966-2014《外科植入物金属材料纯钽》的要求。
本发明先采用3D打印法制备多孔钛骨架或钛合金骨架并进行化学腐蚀，然后将多孔钛骨架或钛合金骨架完全包埋钽粉中，利用钛和钽无限固溶的性质以及合金化对材料熔点的降低作用，采用低温扩散烧结使钽包覆在多孔钛骨架或多孔钛合金骨架的表面并形成冶金结合，并在多孔钛骨架与钽涂层之间、多孔钛合金骨架与钽涂层之间形成TiTa合金过渡层，大大提高了钽与多孔钛合金骨架表面的结合力，解决了钽涂层与基体结合力差的难题，克服了现有制备方法成本高、工序复杂的缺点。
上述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述医用多孔钛或钛合金材料的三维几何模型的获取方法包括：标准化建模、数字化三维扫描和CT数据三维重构。上述获取方法既可满足标准植入体的要求，又可满足个性化植入体的需求，有利于扩大本发明制备方法的使用范围。
上述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述3D打印法包括电子束选区熔化成形法和激光选区熔化成形法。采用上述两种方法均可制备得到精度较高的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架。
上述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多孔钛合金骨架的材质为Ti-6Al-4V合金、TiTa合金、TiNbZr合金或TiNbZrTa合金。采用上述不同种类的钛合金可制备得到不同强度和模量的表面包覆钽涂层的医用多孔钛合金材料，可满足人体不同位置植入体的要求，扩大了本发明制备方法的应用范围。
上述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多孔钛骨架与多孔钛合金骨架的孔径均为300μm～1000μm，孔隙率均为60％～90％。上述性能参数的多孔钛骨架与多孔钛合金骨架与人体中的组织特别是人体中骨的结构较为接近，提高了表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料在人体中的适应性，且多孔钛骨架与多孔钛合金骨架中的孔隙不仅降低了该材料的应力屏蔽效应，还为人体中体液的运输和组织的生长提供了优良通道。
上述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述化学腐蚀采用的腐蚀液由质量浓度为40％的氢氟酸、质量浓度为68％的硝酸和水按照1:(3～6):(30～60)的体积比混合而成，所述化学腐蚀的时间为5min～60min。通过控制上述腐蚀液的组成和化学腐蚀时间，消除了3D打印法制备的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架内部熔合的残余粉末，同时降低多孔钛骨架或多孔钛合金骨架中孔棱的表面粗糙度，使多孔钛骨架或多孔钛合金骨架与钽粉充分接触，从而确保了钽涂层完全包覆钛合金骨架。
上述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述超细钽粉的粒度为1μm～5μm，氧质量含量不超过100ppm。上述超细钽粉的烧结活性好，更容易与多孔钛骨架或多孔钛合金骨架产生冶金结合。
上述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述真空封口后的金属包套中的真空度不超过10-2Pa，真空封口后10h内金属包套中的真空度不超过10-1Pa。通过控制金属包套中的真空度，避免了多孔钛骨架或多孔钛合金骨架，以及钽粉与氧的结合氧化，提高了最终得到的材料的质量，使其满足钽植入体的国家标准。
上述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述低温扩散烧结在真空条件下进行，所述低温扩散烧结的温度为1200℃～1300℃，时间为3h～10h，真空度不超过10-3Pa。在真空条件下进行低温扩散烧结，进一步避免了多孔钛骨架或多孔钛合金骨架、以及钽粉与氧的结合氧化，同时避免了高温导致的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架的变形甚至熔化，以及钽粉间的烧结粘连，保证了多孔钛骨架或多孔钛合金骨架与钽粉之间的烧结效果。
上述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤四中所述表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的表面钽涂层的厚度为5μm～40μm，所述TiTa合金过渡层的厚度为1μm～5μm，沿着多孔钛骨架或钛合金骨架到钽涂层的方向所述TiTa合金过渡层中的钽含量逐渐增加，钛含量逐渐减少。上述TiTa合金过渡层提高了钽涂层与多孔钛骨架或多孔钛合金骨架的冶金结合作用力，确保了多孔钛骨架或多孔钛合金骨架完全被包覆，从而抑制了多孔钛合金骨架中Al、V等毒性元素的释放，提高了人体安全性。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过粉末包埋和低温扩散烧结使钽包覆在多孔钛骨架或多孔钛合金骨架的表面并形成冶金结合，大大提高了钽与多孔钛骨架或多孔钛合金骨架表面的结合力，解决了钽涂层与基体结合力差的难题，克服了现有制备方法成本高、工序复杂的缺点。
2、本发明的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料中多孔钛骨架与钽涂层之间、多孔钛合金骨架与钽涂层之间均存在TiTa合金过渡层，一方面提高了钽涂层与骨架的冶金结合力，另一方面确保了多孔钛骨架或多孔钛合金骨架完全被包覆，抑制了多孔钛合金骨架中Al、V等毒性元素的释放，提高了人体安全性，同时发挥了钽作为生物医用材料的高生物相容性、优异力学性能等优点，并极大减少了钽的用量，降低了制备成本，扩大了材料的使用范围。
3、本发明以要制备的医用多孔钛及钛合金材料的三维几何模型为基础，采用3D打印法制备表面包覆钽涂层的医用多孔钛及钛合金材料，可以根据用户需求对材料的外形轮廓、内部孔隙及力学性能等参数进行定制加工，成形精度和生产效率得到了提高，可满足现代化医疗对定制化植入材料的需求，并且极大降低了患者的医疗成本和医生的手术风险。
4、本发明的钽涂层制备过程在高真空条件下进行，避免了其他杂质元素尤其是氧的污染，抑制了金属钽和钛及钛合金基体的氧化，保证了植入体的化学成分符合国标要求，确保了医用金属多孔材料的生物稳定性和生物相容性。
5、本发明采用化学腐蚀的方法有效消除了3D打印法制备的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架内部熔合的残余粉末，同时提高了多孔钛骨架或多孔钛合金骨架与钽粉的接触程度，从而确保了钽涂层完全包覆钛合金骨架。
6、本发明通过控制钽涂层的制备原料超钽细粉的粒度以及低温扩散烧结的工艺参数调节钽涂层及钛钽合金过渡层的厚度，从而实现对表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的外形及力学性能的调节，进一步实现了个性化制备的目的。
7、本发明的制备方法工艺设计合理，产品的精密度较高，不仅适用于表面具有涂层的复杂多孔医用植入材料的制备，也适用于表面具有涂层的致密多孔复合材料的制备。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明实施例1中踝关节多孔钛合金垫块的三维几何模型图。
图2是本发明实施例1中经干燥后的多孔钛合金骨架完全包埋于金属包套内的超细钽粉中的示意图。
图3是本发明实施例1中制备的表面包覆钽涂层的多孔钛合金踝关节垫块图。
图4是本发明实施例1中制备的表面包覆钽涂层的多孔钛合金踝关节垫块的截面微观形貌图。
图5是本发明实施例2中制备的表面包覆钽涂层的多孔钛金属髋臼杯垫块图。
图6是本发明实施例3中制备的表面包覆钽涂层的多孔钛合金髋臼杯图。
图7是本发明实施例4中制备的表面包覆钽涂层的多孔钛合金髋臼杯垫块图。
图8是本发明实施例5中制备的表面包覆钽涂层的多孔钛合金垫块图。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用CT数据三维重构的方法获得需要制备的多孔钛合金踝关节垫块的三维几何模型，如图1所示，并依次进行模型切层和支撑添加处理，得到各切层stl格式的数据文件，然后根据各切层stl格式的数据文件，以Ti-6Al-4V合金粉末为原料，采用电子束选区熔化成形法制备多孔Ti-6Al-4V合金骨架；所述多孔Ti-6Al-4V合金骨架的孔径为300μm，孔隙率为60％；
步骤二、将步骤一中制备的多孔Ti-6Al-4V合金骨架进行化学腐蚀，然后依次进行超声波清洗和干燥；所述化学腐蚀采用的腐蚀液由质量浓度为40％的氢氟酸、质量浓度为68％的硝酸和水按照1:3:30的体积比混合而成，所述化学腐蚀的时间为10min；
步骤三、将步骤三中经干燥后的多孔Ti-6Al-4V合金骨架完全包埋于金属包套内的超细钽粉中，如图2所示，其中1为多孔Ti-6Al-4V合金骨架，2为金属包套，3为超细钽粉，然后进行真空封口，再在真空度为1×10-3Pa、温度为1250℃的条件下进行低温扩散烧结5h；所述超细钽粉的粒度为3μm，氧质量含量为40ppm；所述真空封口后的金属包套中的真空度为10-2Pa，真空封口后10h内金属包套中的真空度不超过10-1Pa；
步骤四、将步骤三中经低温扩散烧结后的多孔Ti-6Al-4V合金骨架取出，然后清除粉末，得到表面包覆钽涂层的多孔钛合金踝关节垫块，如图3所示；所述表面包覆钽涂层的多孔钛合金踝关节垫块的表面钽涂层的厚度为40μm，且多孔Ti-6Al-4V合金骨架和钽涂层之间存在TiTa合金过渡层，所述TiTa合金过渡层的厚度为3μm，沿着多孔Ti-6Al-4V合金骨架到钽涂层的方向所述TiTa合金过渡层中的钽含量逐渐增加，钛含量逐渐减少，钽涂层的化学成分满足YY/T 0966-2014《外科植入物金属材料纯钽》的要求。
图4是本实施例中制备的表面包覆钽涂层的多孔钛合金踝关节垫块中钽涂层的截面微观形貌图，从图4可以看出表面包覆钽涂层的多孔钛合金踝关节垫块中的多孔Ti-6Al-4V合金骨架表面的钽涂层结构完整、表面光滑，TiTa合金过渡层清晰可见。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用标准化建模的方法获得需要制备的多孔钛金属髋臼杯垫块的三维几何模型，并依次进行模型切层和支撑添加处理，得到各切层stl格式的数据文件，然后根据各切层stl格式的数据文件，以纯钛粉末为原料，采用激光选区熔化成形法制备多孔钛骨架；所述多孔钛骨架的孔径为1000μm，孔隙率为90％；
步骤二、将步骤一中制备的多孔钛骨架进行化学腐蚀，然后依次进行超声波清洗和干燥；所述化学腐蚀采用的腐蚀液质量浓度为40％的氢氟酸、质量浓度为68％的硝酸和水按照1:6:60的体积比混合而成，所述化学腐蚀的时间为60min；
步骤三、将步骤三中经干燥后的多孔钛骨架完全包埋于金属包套内的超细钽粉中，然后进行真空封口，再在真空度为5×10-4Pa、温度为1200℃的条件下进行低温扩散烧结3h；所述超细钽粉的粒度为1μm，氧质量含量为100ppm；所述真空封口后的金属包套中的真空度为5×10-5Pa，真空封口后10h内金属包套中的真空度不超过10-1Pa；
步骤四、将步骤三中经低温扩散烧结后的多孔钛骨架取出，然后清除粉末，得到表面包覆钽涂层的多孔钛金属髋臼杯垫块，如图5所示；所述表面包覆钽涂层的多孔钛金属髋臼杯垫块的表面钽涂层的厚度为5μm，且多孔钛合金骨架和钽涂层之间存在TiTa合金过渡层，所述TiTa合金过渡层的厚度为1μm，沿着多孔钛骨架到钽涂层的方向所述TiTa合金过渡层中的钽含量逐渐增加，钛含量逐渐减少，钽涂层的化学成分满足YY/T0966-2014《外科植入物金属材料纯钽》的要求。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用数字化三维扫描的方法获得需要制备的多孔钛合金髋臼杯的三维几何模型，并依次进行模型切层和支撑添加处理，得到各切层stl格式的数据文件，然后根据各切层stl格式的数据文件，以TiTa合金粉末为原料，采用电子束选区熔化成形法制备多孔TiTa合金骨架；所述多孔TiTa合金骨架的孔径为500μm，孔隙率为60％；
步骤二、将步骤一中制备的多孔TiTa合金骨架进行化学腐蚀，然后依次进行超声波清洗和干燥；所述化学腐蚀采用的腐蚀液由质量浓度为40％的氢氟酸、质量浓度为68％的硝酸和水按照1:5:45的体积比混合而成，所述化学腐蚀的时间为30min；
步骤三、将步骤三中经干燥后的多孔TiTa合金骨架完全包埋于金属包套内的超细钽粉中，然后进行真空封口，再在真空度为1×10-3Pa、温度为1300℃的条件下进行低温扩散烧结10h；所述超细钽粉的粒度为5μm，氧质量含量为50ppm；所述真空封口后的金属包套中的真空度为10-2Pa，真空封口后10h内金属包套中的真空度不超过10-1Pa；
步骤四、将步骤三中经低温扩散烧结后的多孔TiTa合金骨架取出，然后清除粉末，得到表面包覆钽涂层的多孔钛合金髋臼杯，如图6所示；所述表面包覆钽涂层的多孔钛合金髋臼杯的表面钽涂层的厚度为40μm，且多孔TiTa合金骨架和钽涂层之间存在TiTa合金过渡层，所述TiTa合金过渡层的厚度为5μm，沿着多孔TiTa骨架到钽涂层的方向所述TiTa合金过渡层中的钽含量逐渐增加，钛含量逐渐减少，钽涂层的化学成分满足YY/T 0966-2014《外科植入物金属材料纯钽》的要求。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用标准化建模的方法获得需要制备的多孔钛合金髋臼杯垫块的三维几何模型，并依次进行模型切层和支撑添加处理，得到各切层stl格式的数据文件，然后根据各切层stl格式的数据文件，以TiNbZr合金粉末为原料，采用电子束选区熔化成形法制备多孔TiNbZr合金骨架；所述多孔TiNbZr合金骨架的孔径为600μm，孔隙率为70％；
步骤二、将步骤一中制备的多孔TiNbZr合金骨架进行化学腐蚀，然后依次进行超声波清洗和干燥；所述化学腐蚀采用的腐蚀液由质量浓度为40％的氢氟酸、质量浓度为68％的硝酸和水按照1:4:60的体积比混合而成，所述化学腐蚀的时间为30min；
步骤三、将步骤三中经干燥后的多孔TiNbZr合金骨架完全包埋于金属包套内的超细钽粉中，然后进行真空封口，再在真空度为1×10-3Pa、温度为1250℃的条件下进行低温扩散烧结8h；所述超细钽粉的粒度为3μm，氧质量含量为60ppm；所述真空封口后的金属包套中的真空度为10-2Pa，真空封口后10h内金属包套中的真空度不超过10-1Pa；
步骤四、将步骤三中经低温扩散烧结后的多孔TiNbZr合金骨架取出，然后清除粉末，得到表面包覆钽涂层的多孔钛合金髋臼杯垫块，如图7所示；所述表面包覆钽涂层的多孔钛合金髋臼杯垫块的表面钽涂层的厚度为20μm，且多孔TiNbZr合金骨架和钽涂层之间存在TiTa合金过渡层，所述TiTa合金过渡层的厚度为3μm，沿着多孔TiNbZr合金骨架到钽涂层的方向所述TiTa合金过渡层中的钽含量逐渐增加，钛含量逐渐减少，钽涂层的化学成分满足YY/T 0966-2014《外科植入物金属材料纯钽》的要求。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用标准化建模的方法获得需要制备的多孔钛合金垫块的三维几何模型，并依次进行模型切层和支撑添加处理，得到各切层stl格式的数据文件，然后根据各切层stl格式的数据文件，以TiNbZrTa合金粉末为原料，采用电子束选区熔化成形法制备多孔TiNbZrTa合金骨架；所述多孔TiNbZrTa合金骨架的孔径为400μm，孔隙率为72％；
步骤二、将步骤一中制备的多孔TiNbZrTa合金骨架进行化学腐蚀，然后依次进行超声波清洗和干燥；所述化学腐蚀采用的腐蚀液由质量浓度为40％的氢氟酸、质量浓度为68％的硝酸和水按照1:3:60的体积比混合而成，所述化学腐蚀的时间为5min；
步骤三、将步骤三中经干燥后的多孔TiNbZrTa合金骨架完全包埋于金属包套内的超细钽粉中，然后进行真空封口，再在真空度为1×10-3Pa、温度为1300℃的条件下进行低温扩散烧结10h；所述超细钽粉的粒度为5μm，氧质量含量为30ppm；所述真空封口后的金属包套中的真空度为10-2Pa，真空封口后10h内金属包套中的真空度不超过10-1Pa；
步骤四、将步骤三中经低温扩散烧结后的多孔TiNbZrTa合金骨架取出，然后清除粉末，得到表面包覆钽涂层的多孔钛合金垫块，如图8所示；所述表面包覆钽涂层的多孔钛合金垫块的表面钽涂层的厚度为35μm，且多孔TiNbZrTa合金骨架和钽涂层之间存在TiTa合金过渡层，所述TiTa合金过渡层的厚度为5μm，沿着多孔TiNbZrTa合金骨架到钽涂层的方向所述TiTa合金过渡层中的钽含量逐渐增加，钛含量逐渐减少，钽涂层的化学成分满足YY/T0966-2014《外科植入物金属材料纯钽》的要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、根据需要制备的医用多孔钛或钛合金材料的三维几何模型依次进行模型切层和支撑添加处理，得到各切层的打印数据信息，然后根据各切层的打印数据信息，以钛粉末或钛合金粉末为原料，采用3D打印法制备得到多孔钛骨架或多孔钛合金骨架；
步骤二、将步骤一中制备的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架进行化学腐蚀，然后依次进行超声波清洗和干燥；
步骤三、将步骤三中经干燥后的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架完全包埋于金属包套内的超细钽粉中，然后经真空封口后再进行低温扩散烧结；所述超细钽粉的粒度为1μm～5μm，氧质量含量不超过100ppm；所述低温扩散烧结在真空条件下进行，所述低温扩散烧结的温度为1200℃～1300℃，时间为3h～10h，真空度不超过10-3Pa；
步骤四、将步骤三中经低温扩散烧结后的多孔钛骨架或多孔钛合金骨架取出，然后清除粉末，得到表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料；所述表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料中多孔钛骨架与钽涂层之间、多孔钛合金骨架与钽涂层之间均存在TiTa合金过渡层，所述表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料中的钽涂层的化学成分满足YY/T0966-2014《外科植入物金属材料纯钽》的要求；所述表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的表面钽涂层的厚度为5μm～40μm，所述TiTa合金过渡层的厚度为1μm～5μm，沿着多孔钛骨架或钛合金骨架到钽涂层的方向所述TiTa合金过渡层中的钽含量逐渐增加，钛含量逐渐减少。
2.根据权利要求1所述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述医用多孔钛或钛合金材料的三维几何模型的获取方法为标准化建模、数字化三维扫描和CT数据三维重构中的一种。
3.根据权利要求1所述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述3D打印法为电子束选区熔化成形法或激光选区熔化成形法。
4.根据权利要求1所述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多孔钛合金骨架的材质为Ti-6Al-4V合金、TiTa合金、TiNbZr合金或TiNbZrTa合金。
5.根据权利要求1所述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多孔钛骨架与多孔钛合金骨架的孔径均为300μm～1000μm，孔隙率均为60％～90％。
6.根据权利要求1所述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述化学腐蚀采用的腐蚀液由质量浓度为40％的氢氟酸、质量浓度为68％的硝酸和水按照1:(3～6):(30～60)的体积比混合而成，所述化学腐蚀的时间为5min～60min。
7.根据权利要求1所述的表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述真空封口后的金属包套中的真空度不超过10-2Pa，真空封口后10h内金属包套中的真空度不超过10-1Pa。
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