The invention provides a porous Ti_Nb_Zr composite artificial bone implant material and its preparation method and application. The operation of the method is as follows: fixing the hard steel inner tube and the outer tube of the die fixator in the hard steel mould, first taking out the outer tube of the die fixator and filling the titanium, niobium, zirconium and ammonium bicarbonate composite powder with a quantitative ratio, and then pre-pressing to obtain the ring column compact, in the same way. The inner pipe of hard steel was taken out step by step. The composite powder of titanium, niobium and zirconium was filled with a quantitative ratio, and then the cylinder was pre-pressed. Then the two-step formed cylinder was compacted under axial pressure and then sintered in graphite mould by pulsed direct current activation. Finally, porous bone and hard implant materials were obtained. The bone implant material prepared by the method of the invention can be used as an ideal artificial bone tissue implant material not only because the porous structure of its outer layer has good biological activity and low elastic modulus suitable for matching with human skeleton, but also because of its compact core structure and excellent compressive performance.
【技术实现步骤摘要】
一种多孔Ti-Nb-Zr复合人造骨植入材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及骨植入材料制备
,尤其涉及一种多孔Ti-Nb-Zr复合人造骨植入材料及其制备方法和应用。
技术介绍
生物医用钛合金因其良好的力学性能、耐生物腐蚀性能、高疲劳强度和低弹性模量以及良好的生物相容性等优点,在临床骨替换和骨修复材料中得到广泛应用。但是钛合金的惰性天然属性,使其在植入人体后无法主动适应自然的骨组织和生理环境,两者之间只是简单的锁合。而且钛合金较高的弹性模量与自然原生骨呈现出生物力学不相容会造成应力屏蔽,引起自然骨组织功能的退化或吸收。因此钛合金不能与骨组织形成有效骨结合、骨整合的能力,并且在长期服役状态下容易造成植入体松动,甚至导致植入失败,从而制约了钛合金在医用领域的广泛应用。而孔隙结构的引入可以降低生物材料的弹性模量,使其符合自然骨组织要求,并且增加了材料表面与植入体内组织、骨细胞和组织体液之间的接触面积,可诱导骨组织的向内生长。例如据文献报道,通过粉末冶金方式制备的多孔Ti合金、多孔Ti-Mg合金和多孔Ti-HA复合材料等多孔材料,在生物性能学方面都取得了较好的结果,此类多孔材料的弹性模量和抗弯强度都与人体骨密质较为接近。但材料中孔隙结构的引入将导致材料的力学性能、腐蚀性能的下降,并且随着孔隙特征的变化(孔隙率增加,孔隙尺寸增大)而急剧降低。申请号为CN201510836735.2的中国专利公开了一种Ti-39Nb-6Zr生物医用多孔钛合金及其制备方法,该合金由铌,锆和钛组成,其中铌39w%,锆6w%,余量为钛;钛合金的孔隙率为19.4%-42.1%。采用真空自 ...
【技术保护点】
1.一种多孔Ti‑Nb‑Zr复合人造骨植入材料制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:步骤(1)将钛(Ti)、铌(Nb)和锆(Zr)混合金属粉末在氩气气氛下放入球磨罐中,将氩气气氛球磨罐放入高能球磨机上进行球磨混粉,然后在真空干燥箱中烘干后得到复合金属粉末A;步骤(2)复合金属粉末A和造孔剂碳酸氢铵粉末在V型混料机中混合得到复合粉末B;步骤(3)利用硬质钢内管与模具固定器外管组合固定于硬质钢模具中,采用两步成型获得压坯材料:先将模具固定器外管取出填入复合粉末B后预压成型获得环状柱体压坯,再将硬质钢内管取出填入复合金属粉末A进行预压获得圆柱体压坯;步骤(4)预压成型的圆柱体压坯在轴向压力下压实后置于脉冲直流活化烧结炉石墨模具中,抽取真空进行活化烧结,并在烧结过程中持续抽真空使得压坯外层的碳酸氢铵完全分解产生的气体排出;(5)烧结完成后随炉冷却至室温,脱模即可得到径向成分一致,结构变化的外层多孔Ti‑Nb‑Zr复合人造骨植入材料。
【技术特征摘要】
1.一种多孔Ti-Nb-Zr复合人造骨植入材料制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:步骤(1)将钛(Ti)、铌(Nb)和锆(Zr)混合金属粉末在氩气气氛下放入球磨罐中,将氩气气氛球磨罐放入高能球磨机上进行球磨混粉,然后在真空干燥箱中烘干后得到复合金属粉末A;步骤(2)复合金属粉末A和造孔剂碳酸氢铵粉末在V型混料机中混合得到复合粉末B;步骤(3)利用硬质钢内管与模具固定器外管组合固定于硬质钢模具中,采用两步成型获得压坯材料:先将模具固定器外管取出填入复合粉末B后预压成型获得环状柱体压坯,再将硬质钢内管取出填入复合金属粉末A进行预压获得圆柱体压坯;步骤(4)预压成型的圆柱体压坯在轴向压力下压实后置于脉冲直流活化烧结炉石墨模具中,抽取真空进行活化烧结,并在烧结过程中持续抽真空使得压坯外层的碳酸氢铵完全分解产生的气体排出;(5)烧结完成后随炉冷却至室温,脱模即可得到径向成分一致,结构变化的外层多孔Ti-Nb-Zr复合人造骨植入材料。2.根据权利要求1所述的多孔Ti-Nb-Zr复合人造骨植入材料制备方法,其特征在于,步骤(1)所述复合金属粉末A中铌(Nb)质量百分比为8~20%、锆(Zr)质量百分比为8~15%、余量为钛(Ti)。3.根据权利要求1所述的多孔Ti-Nb-Zr复合人造骨植入材料制备方法,其特征在于:步骤(1)机械球磨过程中不锈球与混合金属粉末质量比为3:1~10:1,加入无水乙醇作为分散剂,在氩气气氛保护下进行球磨,转速为200~700r/min,时间为2~15小时。4.根据权利要求1所述的多孔Ti-Nb-Zr复合人造骨植入材料制备方法,其特征在于,所述钛(Ti)、铌(Nb)...
【专利技术属性】
技术研发人员:张瑾,何远怀,孙韬,陈安然,
申请(专利权)人:云南大学,
类型:发明
国别省市:云南,53
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。