3D打印原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体的方法及植入体技术

本发明专利技术公开一种3D打印原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体的方法，包括以下工艺步骤：骨植入体数据模型构建及后处理；钛合金、硼及碳纳米管复合粉末的优化设计及制备；将高纯氩气和氮气混合后通入激光3D打印设备成形腔中，成形钛合金骨植入体；清洗、灭菌、干燥后封装。本发明专利技术基于先进的激光3D打印技术及原位自生纳米陶瓷相优异的性能，成形拥有多级纳米陶瓷增强相均匀分散强化的钛合金骨植入体，有效提升其综合性能，实现高性能人工钛合金骨植入体的制造。本发明专利技术的工艺方法简单、综合性能优异，具有良好的经济价值和广阔的市场前景。

3D printed in-situ multi stage nano ceramic phase reinforced titanium alloy bone implant method and implant

The invention discloses a 3D print of in situ multilevel nano ceramic phase strengthening method of titanium alloy implant, the process comprises the following steps: to construct bone implant data model and postprocessing; optimization design and preparation of titanium alloy, boron and carbon nanotube composite powder preparation; Gao Chunya gas and nitrogen gas mixture into the laser 3D the printing device forming cavity, forming titanium alloy implant; cleaning, sterilization, drying, packaging. The performance of 3D laser printing technology and advanced nano ceramic phase in situ in-situ excellent based on the forming process of titanium alloy implant with multi-level nano ceramic reinforced phase dispersion strengthening, improve the comprehensive performance and achieve high performance titanium alloy artificial bone implant manufacturing. The invention has simple process and excellent comprehensive performance, and has good economic value and wide market prospect.

【技术实现步骤摘要】
3D打印原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体的方法及植入体
本专利技术涉及一种3D打印原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体的方法，特别是一种基于激光3D打印的高性能钛合金骨植入体的成形方法，属于高性能医用骨植入器械制造领域。
技术介绍
据报道，随人口老龄化程度的不断加剧及意外伤害事故逐年急剧增长，人工骨植入体的需求因有效缓解疼痛、稳定关节、矫正畸形、骨骼重建等功效而呈明显上升趋势。钛合金骨植入体因拥有良好的生物相容性、力学性能、耐腐蚀性和可加工性而在临床上得到广泛应用。但因其缺乏优异的耐磨性、抗疲劳性等，易在人体服役过程中产生磨屑而引起其周围人体组织的感染，导致其过早失效，从而致使二次手术的概率大幅增加。陶瓷具有优良的力学性能、耐磨损性能等特性，因而被用于改善医用钛合金骨植入体的综合性能。目前，提高钛合金骨植入体的性能主要通过以下途径：一是利用材料表面改性技术（如，物理气相沉积、激光熔覆、渗碳等）在医用钛合金表面沉积一层陶瓷膜，以提升其性能。但因膜层与基体的结合强度有限，极易在人体复杂的生理环境及交变/循环载荷应力交互作用下产生裂纹，甚至断裂，导致其提前失效；二是将微米或纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：扫描病变处骨骼，获取三维数据模型，并对模型进行修复和分层切片处理；步骤2：将碳纳米管加入到无水乙醇中，并向其中加入表面活性剂，超声振荡分散，然后在真空干燥箱中干燥，获得分散性能符合预期的碳纳米管；步骤3：将钛合金粉、硼粉及碳纳米管按质量比称量后，利用高能球磨机对混合粉末进行球磨混合，得到均匀混合的成形粉末；步骤4：将步骤1中经处理的骨骼三维数据模型导入激光3D打印设备系统，再将高纯氩气与高纯氮气混合后匀速通入设备成形腔中，对所述的成形粉末进行3D打印成形原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体；步骤5...

【技术特征摘要】
1.一种3D打印原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：扫描病变处骨骼，获取三维数据模型，并对模型进行修复和分层切片处理；步骤2：将碳纳米管加入到无水乙醇中，并向其中加入表面活性剂，超声振荡分散，然后在真空干燥箱中干燥，获得分散性能符合预期的碳纳米管；步骤3：将钛合金粉、硼粉及碳纳米管按质量比称量后，利用高能球磨机对混合粉末进行球磨混合，得到均匀混合的成形粉末；步骤4：将步骤1中经处理的骨骼三维数据模型导入激光3D打印设备系统，再将高纯氩气与高纯氮气混合后匀速通入设备成形腔中，对所述的成形粉末进行3D打印成形原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体；步骤5：将步骤4中所述的钛合金骨植入体在超净环境下进行清洗、灭菌及干燥处理，真空封装保存备用。2.根据权利要求1所述的一种3D打印原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体的方法，其特征在于：上述步骤1中，所述模型进行分层切片处理的层厚为20～30μm。3.根据权利要求1所述的一种3D打印原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体的方法，其特征在于：上述步骤2中，所述表面活性剂为十六烷基磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵，超声振荡分散时间为25~35min，真空干燥温度为55~65℃，干燥时间为1.5~2.5h。4.根据权利要求1所述的一种3D打印原位自生多级纳米陶瓷相强化钛合金骨植入体的方法，其特征在于：上述步骤3中，所述钛合金为医用纯钛、Ti6Al4V、Ti-Ni合金、Ti-Ta合金中的一种，平均粒径为25~35μm，所述硼粉的平均粒径为4.5~5.5μm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏木建，刘爱辉，林岳宾，李年莲，丁红燕，侯志伟，陈中，叶玮，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32