RU2634394C1 - Method for manufacturing target from hydroxyapatite for ion-plasma coating deposition - Google Patents

Method for manufacturing target from hydroxyapatite for ion-plasma coating deposition Download PDF

Info

Publication number
RU2634394C1
RU2634394C1 RU2016121475A RU2016121475A RU2634394C1 RU 2634394 C1 RU2634394 C1 RU 2634394C1 RU 2016121475 A RU2016121475 A RU 2016121475A RU 2016121475 A RU2016121475 A RU 2016121475A RU 2634394 C1 RU2634394 C1 RU 2634394C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydroxyapatite
pressing
mpa
hours
powder
Prior art date
Application number
RU2016121475A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Твердохлебов
Валерий Матвеевич Погребенков
Татьяна Леонидовна Волокитина
Евгений Викторович Шестериков
Виктория Валерьевна Горбатенко
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2016121475A priority Critical patent/RU2634394C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2634394C1 publication Critical patent/RU2634394C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/447Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method involves the use of synthetic hydroxyapatite powder or natural hydroxyapatite or a mixture of synthetic and natural hydroxyapatite with a particle size of less than 60 microns. A plasticiser - 10% solution of polyvinyl alcohol in the amount of 6-8% of the powder mass is added. The moistened plasticized mass is kept in a closed container for 20 to 24 hours at room temperature. Briquettes are moulded at the pressure of not less than 50 MPa, then the briquettes are ground to a granule size of less than 2 mm, the resulting granules are subjected to uniaxial two-sided pressing first at the pressure of 25 to 30 MPa. The pre-pressing is stopped and the final pressing is carried out at the pressure of 60 to 80 MPa. The resulting compact is dried for 24 hours at the temperature of 70°C. It is placed on a substrate with a powder of the used hydroxyapatite, burned in air at the heating rate of 50°C per hour to the temperature of 1000 to 1100°C and maintained at the final temperature for 2 hours.
EFFECT: homogeneous composition without impurities, no overpressure cracks, slight fire shrinkage, optimum porosity, compressive strength, and bending strength.
3 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области формованных керамических изделий на основе фосфатов и может быть использовано для изготовления мишеней из гидроксиапатита для ионно-плазменного напыления кальций-фосфатных покрытий на поверхность медицинских имплантатов.The invention relates to the field of molded ceramic products based on phosphates and can be used for the manufacture of targets made of hydroxyapatite for ion-plasma deposition of calcium phosphate coatings on the surface of medical implants.

Известен способ изготовления мишени для получения покрытий [RU 2305717 C2, C23C 14/36 (2006.01), B22F 3/105 (2006.01), опубл. 10.09.2007], заключающийся в том, что формуют по крайней мере три таблетки, образующие рабочий распыляемый, промежуточный и инициирующий слои, из по крайней мере трех порошковых смесей, имеющих экзотермические составы, способные к химическому взаимодействию в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза после локального теплового инициирования. Послойно размещают на профилированной металлической пластине через слой шихты металлического припоя таблетки промежуточного слоя, рабочего распыляемого слоя и инициирующего слоя. Запускают процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в инициирующем слое и расплавляют под его действием металлический припой и металлический наполнитель, входящий в состав порошковой смеси по крайней мере одного из слоев. Создают давление на слои путем прессования через 2-10 с после завершения процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с последующим поддержанием давления не менее 5 с, в результате чего соединяют образованный рабочий распыляемый слой и промежуточный слой с профилированной металлической пластиной через слой металлического припоя, затем удаляют инициирующий слой. В результате процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза получают рабочий распыляемый слой, содержащий скелетную пористую структуру из материала, включающего карбид, и/или нитрид, и/или карбонитрид, и/или борид, и/или силицид переходного металла IV-VI групп, и/или оксид кальция, и/или фосфат кальция, и/или оксид циркония, и/или гидроксиапатит или их смесь, и металлический наполнитель, заполняющий поры внутри скелетной пористой структуры. Прессование осуществляют путем прямого прессования в штампе или пресс-форме или квазиизотропного прессования со средой, передающей давление, или прессования валком.A known method of manufacturing a target for coatings [RU 2305717 C2, C23C 14/36 (2006.01), B22F 3/105 (2006.01), publ. September 10, 2007], which consists in forming at least three tablets, forming a working spray, intermediate and initiating layers, from at least three powder mixtures having exothermic compositions capable of chemical interaction in the mode of self-propagating high-temperature synthesis after local thermal initiation. Layered layers on a profiled metal plate through a layer of a mixture of metal solder tablets of the intermediate layer, the working spray layer and the initiating layer. The process of self-propagating high-temperature synthesis in the initiating layer is started and the metal solder and metal filler, which is part of the powder mixture of at least one of the layers, are melted under its action. The layers are pressurized by pressing 2-10 s after the completion of the self-propagating high-temperature synthesis process and then maintaining the pressure for at least 5 s, as a result of which the formed working spray layer and the intermediate layer with a profiled metal plate are connected through a metal solder layer, then the initiating layer is removed . As a result of the process of self-propagating high-temperature synthesis, a working spray layer is obtained containing a skeletal porous structure from a material including carbide and / or nitride and / or carbonitride and / or boride and / or group IV-VI transition metal silicide and / or calcium oxide and / or calcium phosphate and / or zirconium oxide and / or hydroxyapatite or a mixture thereof, and a metal filler filling the pores within the skeletal porous structure. Pressing is carried out by direct pressing in a stamp or mold or quasi-isotropic pressing with a medium that transfers pressure, or pressing by a roll.

Этот способ не обеспечивает создание мишени из чистого материала - гидроксиапатита, так как гидроксиапатит без добавок металла в составе шихты не способен самостоятельно поддерживать самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Мишени, полученные этим способом, состоят из трех слоев, что усложняет процесс изготовления мишени.This method does not ensure the creation of a target from a pure material - hydroxyapatite, since hydroxyapatite without metal additives in the mixture is not able to independently support self-propagating high-temperature synthesis. The targets obtained in this way consist of three layers, which complicates the process of manufacturing the target.

Известен способ изготовления мишени из синтетического гидроксиапатита с дисперсностью частиц до 80 нм для получения покрытий ионно-плазменными методами по следующей процедуре. Прессование порошка синтетического гидроксиапатита осуществляют при давлении 70 МПа, а затем обжигают полученную прессовку при температуре 1100°C в течение 1 часа на воздухе [Аронов A.M., Пичугин В.Ф., Ешенко Е.В., Рябцева М.А., Сурменев Р.А., Твердохлебов С.И., Шестериков Е.В. Тонкие кальций-фосфатные покрытия, полученные методом высокочастотного магнетронного распыления и перспективы их применения в медицинской технике // Медицинская техника. - 2008. - Т. 3. - С. 18-22].A known method of manufacturing a target of synthetic hydroxyapatite with a particle size of up to 80 nm to obtain coatings by ion-plasma methods according to the following procedure. The synthetic hydroxyapatite powder is pressed at a pressure of 70 MPa, and then the resulting compact is fired at 1100 ° C for 1 hour in air [Aronov AM, Pichugin V.F., Eshenko EV, Ryabtseva MA, Surmenev R .A., Tverdokhlebov S.I., Shesterikov E.V. Thin calcium phosphate coatings obtained by high-frequency magnetron sputtering and the prospects for their use in medical technology // Medical equipment. - 2008. - T. 3. - S. 18-22].

Известен способ изготовления мишени из гидроксиапатита для нанесения покрытий на различных подложках методом высокочастотного магнетронного распыления [Иевлев В.М., Домашевская Э.П., Терехов В.А., Кашкаров В.М., Вахтель В.М., Третьяков Ю.Д., Путляев В.И., Баринов С.М., Смирнов В.В., Белоногов Е.К., Костюченко А.В. Синтез нанокристаллических пленок гидроксиапатита // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2007. - Т. 9. - №3. - С. 209-215], выбранный в качестве прототипа. Для изготовления мишени используют гидроксиапатит, синтезированный осаждением из водных растворов соответствующих солей, добавляют пластификатор и добавку, интенсифицирующие процесс уплотнения. Производят одноосное прессование под давлением 150 МПа. Для удаления пластификатора из массы прессовки осуществляют предварительный нагрев, а затем окончательный обжиг при 900°C и выдерживают при конечной температуре в течение 2 часов.A known method of manufacturing a target of hydroxyapatite for coating on various substrates by high-frequency magnetron sputtering [Ievlev VM, Domashevskaya EP, Terekhov VA, Kashkarov VM, Vakhtel VM, Tretyakov Yu. D., Putlyaev V.I., Barinov S.M., Smirnov V.V., Belonogov E.K., Kostyuchenko A.V. Synthesis of nanocrystalline hydroxyapatite films // Condensed Matter and Interphase Boundaries. - 2007. - T. 9. - No. 3. - S. 209-215], selected as a prototype. Hydroxyapatite synthesized by precipitation of the corresponding salts from aqueous solutions is used to make the target. A plasticizer and an additive intensifying the compaction process are added. Uniaxial pressing is performed under a pressure of 150 MPa. To remove the plasticizer from the compact mass, preliminary heating is carried out, and then final firing at 900 ° C and incubated at a final temperature for 2 hours.

Способам изготовления мишеней из тонкодисперсных нанопорошков синтетического гидроксиапатита, указанным выше, свойственно затрудненное удаление воздуха из прессовки в процессе прессования мишени толщиной более 4 мм, что, как правило, приводит к образованию перепрессовочных трещин и усадке более 10%.The methods for manufacturing targets from finely dispersed nanopowders of synthetic hydroxyapatite, described above, are characterized by difficult removal of air from the press during pressing of the target with a thickness of more than 4 mm, which, as a rule, leads to the formation of repressive cracks and shrinkage of more than 10%.

Задачей изобретения является изготовление твердотельной мишени из гидроксиапатита для напыления покрытий вакуумными ионно-плазменными методами.The objective of the invention is the manufacture of a solid state target of hydroxyapatite for spraying coatings by vacuum ion-plasma methods.

В предложенном способе изготовления мишени из гидроксиапатита для ионно-плазменного напыления покрытий так же, как в прототипе, используют порошок синтетического гидроксиапатита с добавлением пластификатора, производят одноосное прессование, предварительный нагрев для удаления пластификатора, окончательный обжиг с выдержкой при конечной температуре в течение 2 часов.In the proposed method of manufacturing a target of hydroxyapatite for ion-plasma spraying of coatings, as in the prototype, a synthetic hydroxyapatite powder with the addition of a plasticizer is used, uniaxial pressing is performed, preheating is carried out to remove the plasticizer, and final firing is held at a final temperature for 2 hours.

Согласно изобретению, используют порошок или синтетического, или натурального гидроксиапатита или смесь синтетического и натурального гидроксиапатита с размером частиц менее 60 мкм. В качестве пластификатора используют 10%-ный раствор поливинилового спирта в количестве 6-8% от массы порошка. Увлажненную пластифицированную массу выдерживают в закрытой емкости в течение от 20 до 24 часов при комнатной температуре. Формуют брикеты при давлении не менее 50 МПа, которые затем измельчают до размера гранул менее 2 мм. Полученные гранулы подвергают одноосному двухстороннему прессованию при давлении от 25 до 30 МПа. Затем предварительное прессование прекращают и проводят окончательное прессование при давлении от 60 до 80 МПа. Полученную прессовку высушивают в течение 24 часов при температуре 70°C и помещают на подложку с подсыпкой из порошка используемого гидроксиапатита. Затем прессовку обжигают в воздушной среде со скоростью нагрева 50°C в час до температуры от 1000 до 1100°C.According to the invention, a powder of either synthetic or natural hydroxyapatite or a mixture of synthetic and natural hydroxyapatite with a particle size of less than 60 microns is used. As a plasticizer use a 10% solution of polyvinyl alcohol in an amount of 6-8% by weight of the powder. Moist plasticized mass is kept in a closed container for 20 to 24 hours at room temperature. Briquettes are formed at a pressure of at least 50 MPa, which are then crushed to a granule size of less than 2 mm. The obtained granules are subjected to uniaxial double-sided pressing at a pressure of from 25 to 30 MPa. Then the preliminary pressing is stopped and the final pressing is carried out at a pressure of from 60 to 80 MPa. The resulting compact is dried for 24 hours at a temperature of 70 ° C and placed on a substrate with a powder of the used hydroxyapatite powder. Then the compact is fired in air at a heating rate of 50 ° C per hour to a temperature of from 1000 to 1100 ° C.

Использование гидроксиапатита крупнее 60 мкм затрудняет процесс спекания.The use of hydroxyapatite larger than 60 microns complicates the sintering process.

Использование пластификатора - раствора 10%-ного поливинилового спирта в количестве менее 6 мас. % от массы порошка не обеспечивает достаточную прочность прессовки, а увеличение количества пластификатора свыше 8 мас. % приводит к выдавливанию жидкой фазы и ухудшению качества прессовки.The use of plasticizer - a solution of 10% polyvinyl alcohol in an amount of less than 6 wt. % by weight of the powder does not provide sufficient compressive strength, and an increase in the amount of plasticizer over 8 wt. % leads to extrusion of the liquid phase and the deterioration of the quality of the compact.

Выдержка увлажненной пластифицированной массы в закрытой емкости обеспечивает равномерное распределение раствора пластификатора по объему увлажненного порошка. При этом выдержка менее 20 часов при комнатной температуре недостаточна для усреднения свойств массы. При выдержке до 24 часов достигается требуемое качество пластифицированной массы.Exposure to the moistened plasticized mass in a closed container ensures uniform distribution of the plasticizer solution over the volume of the moistened powder. At the same time, exposure for less than 20 hours at room temperature is insufficient to average the properties of the mass. With an exposure of up to 24 hours, the required quality of plasticized mass is achieved.

Формирование брикетов и последующее их измельчение для получения гранул повышает технологичность процесса прессования и уменьшает риск возникновения перепрессовочных трещин. В процессе брикетирования происходит уплотнение тонкодисперсного порошка и уменьшение количества газовой фазы, вызывающей перепрессовку. Давление брикетирования не менее 50 МПа обеспечивает получение плотных гранул.The formation of briquettes and their subsequent grinding to obtain granules increases the manufacturability of the pressing process and reduces the risk of re-cracking. In the process of briquetting, the finely dispersed powder is densified and the amount of the gas phase causing re-compression is reduced. Briquetting pressure of at least 50 MPa ensures the production of dense granules.

Гранулы размером не крупнее 2 мм обладают хорошей текучестью, что позволяет равномерно заполнять объем пресс-формы.Granules no larger than 2 mm in size have good flowability, which allows uniformly filling the mold volume.

Предварительное прессование в процессе изготовления мишени обеспечивает удаление большей части воздуха, находящегося в пространстве между гранулами прессовки, причем при давлении свыше 30 МПа образуются замкнутые поры, из которых затруднен выход сжатого воздуха, а при давлении менее 25 МПа прессование не обеспечивает требуемую плотность прессовки.Pre-pressing during the manufacture of the target removes most of the air located in the space between the pressing granules, moreover, closed pores are formed at pressures above 30 MPa, from which compressed air is difficult to exit, and at pressures less than 25 MPa, pressing does not provide the required pressing density.

Окончательное прессование при давлении менее 60 МПа не обеспечивает достаточную плотность и прочность прессовки. Давление свыше 80 МПа не приводит к значительному уплотнению прессовки, но повышает риск появления перепрессовочных трещин.Final pressing at a pressure of less than 60 MPa does not provide sufficient density and strength of the pressing. Pressure above 80 MPa does not lead to a significant compaction of the compact, but increases the risk of re-cracking cracks.

Предварительный нагрев для удаления пластификатора в течение 24 часов при температуре 70°C позволяет избежать растрескивания прессовки за счет отсутствия большого количества испаряющейся влаги. Чтобы не происходило прилипание прессовки к подложке в процессе обжига осуществляют подсыпку из порошка используемого гидроксиапатита, что позволяет не загрязнять прессовку и избежать растрескивания при усадке прессовки.Preheating to remove the plasticizer for 24 hours at 70 ° C avoids cracking of the compact due to the absence of a large amount of evaporating moisture. In order not to adhere the compact to the substrate during the firing process, the used hydroxyapatite is poured from the powder, which allows not to contaminate the compact and avoid cracking during shrinkage of the compact.

Температура окончательного обжига в воздушной среде менее 1000°C не достаточна для приобретения мишенью необходимой механической прочности, а обжиг при температуре свыше 1100°C не приводит к улучшению качества мишени. Время выдержки при конечной температуре 2 часа достаточно для завершения процесса спекания.The final firing temperature in air of less than 1000 ° C is not sufficient for the target to acquire the necessary mechanical strength, and firing at temperatures above 1100 ° C does not improve the quality of the target. A holding time at a final temperature of 2 hours is sufficient to complete the sintering process.

Таким образом, предложенный способ, по сравнению с прототипом, позволяет изготовить твердотельную мишень из гидроксиапатита для напыления покрытий вакуумными ионно-плазменными методами, характеризуемую гомогенным составом без примесей, отсутствием перепрессовочных трещин, небольшой огневой усадкой от 6,4 до 7,2% за счет двухстадийного прессования и обжига, с пористостью от 15,2 до 16,6%, прочностью на сжатие от 40,8 до 52,3 МПа, прочностью при изгибе от 14,2 до 16,2 МПа.Thus, the proposed method, in comparison with the prototype, allows you to make a solid-state target of hydroxyapatite for spraying coatings with vacuum ion-plasma methods, characterized by a homogeneous composition without impurities, the absence of re-cracking cracks, small fire shrinkage from 6.4 to 7.2% due to two-stage pressing and firing, with porosity from 15.2 to 16.6%, compressive strength from 40.8 to 52.3 MPa, bending strength from 14.2 to 16.2 MPa.

В таблице 1 представлены режимы изготовления и свойства готовых мишеней.Table 1 presents the manufacturing modes and properties of the finished targets.

Пример 1. Порошок синтетического гидроксиапатита Ca10(PO4)6(OH)2 с размером частиц менее 60 мкм, полученный механохимическим синтезом [Чайкина М.В., Булина Н.В., Просанов И.Ю., Ищенко А.В., Медведко О.В., Аронов A.M. Механохимический синтез гидроксилапатита с SiO4 4- замещениями // Химия в интересах устойчивого развития. - 2012. - Т. 20. - №4. - С. 477-489], насыпали в фарфоровую чашку, добавили 10%-ный раствор поливинилового спирта в количестве 6% от массы порошка гидроксиапатита и перемешали. Полученную увлажненную пластифицированную массу выдержали в закрытом эксикаторе в течение 24 часов при комнатной температуре. Из полученной массы прессовали брикеты в форме из оргстекла диаметром 50 мм и высотой 30 мм с помощью гидравлического пресса МИРИ-100 при давлении 60 МПа. Затем брикеты измельчили в фарфоровой ступке. Полученные гранулы просеяли через сито с размером ячейки 2 мм. Гранулы размером менее 2 мм засыпали в пресс-форму диаметром 161,6 мм и высотой 30 мм на 2/3 ее объема и произвели одноосное двухстороннее прессование с помощью гидравлического пресса МИРИ-100 сначала при давлении 25 МПа в течение 7 секунд. После этого для выхода воздуха из массы предварительное прессование прекратили. Снова произвели прессование при окончательном давлении 80 МПа в течение 10 секунд. После прессования прессовку вынули из пресс-формы и высушили в течение 24 часов при температуре 70°C в сушильном шкафу. Высушенную прессовку положили на корундовую подложку с подсыпкой из используемого порошка гидроксиапатита и обожгли в электрической печи ТК.98-1400.3Ф с карбидкремниевыми нагревателями в воздушной среде со скоростью нагрева 50°C в час до температуры 1000°C и выдержкой при конечной температуре 2 часа. Таким образом, была получена мишень в форме диска диаметром 150 мм и высотой 10 мм.Example 1. A powder of synthetic hydroxyapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 with a particle size of less than 60 microns, obtained by mechanochemical synthesis [Chaykina MV, Bulina NV, Prosanov I.Yu., Ishenko A.V. ., Medvedko OV, Aronov AM Mechanochemical synthesis of hydroxylapatite with SiO 4 4 substitutions // Chemistry in the interests of sustainable development. - 2012. - T. 20. - No. 4. - S. 477-489], poured into a porcelain cup, added a 10% solution of polyvinyl alcohol in an amount of 6% by weight of hydroxyapatite powder and mixed. The resulting moistened plasticized mass was kept in a closed desiccator for 24 hours at room temperature. Briquettes in the form of plexiglas with a diameter of 50 mm and a height of 30 mm were pressed from the resulting mass using a MIRI-100 hydraulic press at a pressure of 60 MPa. Then the briquettes were ground in a porcelain mortar. The obtained granules were sieved through a sieve with a mesh size of 2 mm Pellets with a size of less than 2 mm were poured into a mold with a diameter of 161.6 mm and a height of 30 mm by 2/3 of its volume and performed uniaxial double-sided pressing using a MIRI-100 hydraulic press at first at a pressure of 25 MPa for 7 seconds. After that, the preliminary pressing was stopped for air to escape from the mass. Pressing was again performed at a final pressure of 80 MPa for 10 seconds. After pressing, the compact was removed from the mold and dried for 24 hours at a temperature of 70 ° C in an oven. The dried compact was placed on a corundum substrate with an addition of the used hydroxyapatite powder and burned in a TK.98-1400.3F electric furnace with silicon carbide heaters in air with a heating rate of 50 ° C per hour to 1000 ° C and holding at a final temperature of 2 hours. Thus, a disk-shaped target with a diameter of 150 mm and a height of 10 mm was obtained.

Другие примеры изготовления мишеней и свойства готовых мишеней из гидроксиапатита различной природы приведены в таблице 1.Other examples of the manufacture of targets and the properties of finished targets from hydroxyapatite of various nature are shown in table 1.

В примере 2 в качестве материала для изготовления мишени использован натуральный гидроксиапатит, полученный из обожженных при 950°C костей крупного рогатого скота.In Example 2, natural hydroxyapatite obtained from cattle bones burned at 950 ° C was used as the material for the manufacture of the target.

В примере 3 для изготовления мишени использована смесь синтетического гидроксиапатита и натурального гидроксиапатита (из костей крупного рогатого скота) в равном соотношении.In Example 3, a mixture of synthetic hydroxyapatite and natural hydroxyapatite (from bones of cattle) in an equal ratio was used to make the target.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Способ изготовления мишени из гидроксиапатита для ионно-плазменного напыления покрытий, включающий использование порошка гидроксиапатита, добавление пластификатора, одноосное прессование, предварительный нагрев для удаления пластификатора и окончательный обжиг с выдержкой при конечной температуре в течение 2 часов, отличающийся тем, что в качестве порошка гидроксиапатита используют натуральный гидроксиапатит или смесь синтетического и натурального гидроксиапатита с размером частиц менее 60 мкм, а в качестве пластификатора используют 10%-ный раствор поливинилового спирта в количестве 6-8% от массы порошка гидроксиапатита, при этом увлажненную пластифицированную массу выдерживают в закрытой емкости в течение от 20 до 24 часов при комнатной температуре, формуют брикеты при давлении не менее 50 МПа, затем брикеты измельчают до размера гранул менее 2 мм, полученные гранулы подвергают одноосному двухстороннему прессованию сначала при давлении от 25 до 30 МПа, затем предварительное прессование прекращают и проводят окончательное прессование при давлении от 60 до 80 МПа, после чего полученную прессовку высушивают в течение 24 часов при температуре 70°C, потом помещают на подложку с подсыпкой из порошка используемого гидроксиапатита, обжигают в воздушной среде со скоростью нагрева 50°C в час до температуры от 1000 до 1100°C.A method of manufacturing a target of hydroxyapatite for ion-plasma spraying of coatings, including the use of hydroxyapatite powder, the addition of a plasticizer, uniaxial pressing, preheating to remove the plasticizer and final firing with exposure at a final temperature for 2 hours, characterized in that they use hydroxyapatite powder natural hydroxyapatite or a mixture of synthetic and natural hydroxyapatite with a particle size of less than 60 microns, and use as a plasticizer they form a 10% solution of polyvinyl alcohol in an amount of 6-8% by weight of hydroxyapatite powder, while the moistened plasticized mass is kept in a closed container for 20 to 24 hours at room temperature, briquettes are molded at a pressure of at least 50 MPa, then briquettes crushed to a granule size of less than 2 mm, the obtained granules are subjected to uniaxial double-sided pressing first at a pressure of from 25 to 30 MPa, then the preliminary pressing is stopped and the final pressing is carried out at a pressure of from 60 to 80 MPa, after h of the resulting compact was dried for 24 hours at 70 ° C, then placed on a substrate with the powder used bedding hydroxyapatite, calcined in air at 50 ° C per hour to a heating temperature from 1000 to 1100 ° C.
RU2016121475A 2016-05-31 2016-05-31 Method for manufacturing target from hydroxyapatite for ion-plasma coating deposition RU2634394C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121475A RU2634394C1 (en) 2016-05-31 2016-05-31 Method for manufacturing target from hydroxyapatite for ion-plasma coating deposition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121475A RU2634394C1 (en) 2016-05-31 2016-05-31 Method for manufacturing target from hydroxyapatite for ion-plasma coating deposition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2634394C1 true RU2634394C1 (en) 2017-10-26

Family

ID=60153938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016121475A RU2634394C1 (en) 2016-05-31 2016-05-31 Method for manufacturing target from hydroxyapatite for ion-plasma coating deposition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2634394C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0339468A (en) * 1989-07-06 1991-02-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Hydroxyapatite target
CN1487117A (en) * 2002-12-26 2004-04-07 天津理工学院 Method and product of sputtering and depositing bioactive gradient hydroxyapatite/Ti layer on Ti alloy surface
RU2003105281A (en) * 2000-07-25 2004-08-27 Ск Менеджмент Аб METHOD FOR PRODUCING A CERAMIC PRODUCT BY COALESCENCY AND A MANUFACTURED CERAMIC PRODUCT
RU2458707C1 (en) * 2011-03-17 2012-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Method for making intraosseous dental implant with ion-beam modification of plasma-deposited multilayer bioactive coating
RU2459686C2 (en) * 2010-07-15 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Method of making titanium nickelide-based porous biocompatible materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0339468A (en) * 1989-07-06 1991-02-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Hydroxyapatite target
RU2003105281A (en) * 2000-07-25 2004-08-27 Ск Менеджмент Аб METHOD FOR PRODUCING A CERAMIC PRODUCT BY COALESCENCY AND A MANUFACTURED CERAMIC PRODUCT
CN1487117A (en) * 2002-12-26 2004-04-07 天津理工学院 Method and product of sputtering and depositing bioactive gradient hydroxyapatite/Ti layer on Ti alloy surface
RU2459686C2 (en) * 2010-07-15 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Method of making titanium nickelide-based porous biocompatible materials
RU2458707C1 (en) * 2011-03-17 2012-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Method for making intraosseous dental implant with ion-beam modification of plasma-deposited multilayer bioactive coating

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Иевлев В.М., Домашевская Э.П., Терехов В.А., Кашкаров В.М., Вахтель В.М., Третьяков Ю.Д., Путляев В.И. и др. "Синтез нанокристаллических пленок гидроксиапатита // Конденсированные среды и межфазные границы", 2007, т. 9. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101862226B (en) Manufacture method of zirconium oxide ceramic false tooth blanks
JPS6222632B2 (en)
JP2001510432A (en) Gel Strengthening Additives for Agaroid-Based Injection Molding Compositions
JP6344844B2 (en) Boron carbide / titanium boride composite ceramics and method for producing the same
JP2608721B2 (en) Method for producing calcium phosphate-based material
KR101729054B1 (en) Alumina graula by spray-drying and manufacturing method thereof
CN110759728A (en) Linear-like lead-free relaxor ferroelectric ceramic material and preparation method thereof
CN106390190A (en) Process for manufacturing alpha-tricalcium phosphate-alpha-calcium sulfate hemihydrates bone cement porous bracket through squashing method
CN101671174A (en) Method for preparing high dielectric, low-loss and insulating calcium copper titanate ceramics
RU2691207C1 (en) Method of producing porous ceramic with bimodal porosity distribution
JPS6350311B2 (en)
He et al. Preparation and characterization of novel lithium magnesium phosphate bioceramic scaffolds facilitating bone generation
RU2634394C1 (en) Method for manufacturing target from hydroxyapatite for ion-plasma coating deposition
JP2012126618A (en) Method for producing conductive mayenite compound
RU2585291C1 (en) Method of producing porous ceramic material based on zirconium dioxide
Xu et al. Physicochemical differences after densifying radio frequency plasma sprayed hydroxyapatite powders using spark plasma and conventional sintering techniques
CN109665847A (en) A kind of complete fine and close boron carbide ceramic composite and preparation method
CN109748589A (en) A kind of high-performance boron carbide ceramic composite and preparation method
US11600856B2 (en) Solution-assisted densification of NaSICON ceramics
US9675459B2 (en) Method for manufacturing bone implants and bone implant
JP2010137040A (en) Calcium phosphate porous material with small amount of remaining aromatic hydrocarbon
JP4017220B2 (en) BaxSr1-xTiO3-y target material for sputtering
RU2491252C2 (en) Method of making zinc oxide-based target
JP2007223899A (en) MANUFACTURING METHOD OF BaxSr1-xTiO3-y TARGET MATERIAL FOR SPATTERING
RU2664993C1 (en) Glass-ceramic composite electric insulating material and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190601