一种医用金属复合材料制造技术

一种医用金属复合材料，包括金属基体、附着在金属基体上的多孔金属层，在多孔金属层与金属基体之间，有一金属过渡层，金属过渡层厚度不低于金属过渡层相邻的多孔金属层上多孔金属的孔腔壁厚的2倍，与金属过渡层相邻的金属基体表面加工后的表面硬度值是金属过渡层的硬度值的2倍以上，该种医用金属复合材料将多孔金属层产生的应力在低硬度的金属过渡层上缓冲释放，有效地减小了多孔金属层产生的应力对医用金属复合材料的不利作用，提高了医用金属复合材料的寿命。

A kind of medical metal composite material

A kind of medical metal composite materials, including metal matrix, adhesion of the porous metal layer on the metal substrate, between the porous metal layer and the metal substrate, a metal transition layer, transition metal layer thickness of not less than 2 times the wall cavity transition metal porous metal porous metal layer adjacent to the thick, and metal the surface hardness of the metal matrix surface transition layer adjacent to the value of the metal transition layer hardness value is more than 2 times, this kind of medical metal composite porous metal layer stresses on buffered metal transition layer with low hardness, effectively reduces the stress of porous metal layer to produce adverse effect on medical metal composite materials, improve the medical metal composite material life.

【技术实现步骤摘要】
一种医用金属复合材料
本专利技术涉及一种假体材料，具体涉及一种含有多孔金属层的金属复合材料。
技术介绍
多孔金属作为一种兼具功能和结构双重属性的性能优异的新型工程材料，在冶金机械、石油化工、能源环保、国防军工、核技术和生物制药、医疗器械等行业得到了广泛应用。例如，多孔金属可用于吸能减震、消音降噪，如用于汽车的座椅、防冲档，用作滤音器；多孔金属可用于将气体或液体进行过滤与分离，从而达到介质的净化与分离作用；多孔金属可用于热交换器，效率很高；多孔金属如泡沫镍、泡沫铜可作为优秀的电极材料，适用于各种蓄电池、燃料电池和太阳能电池；多孔金属如多孔钛、多孔钽、多孔铌、多孔不锈钢等可用作假体材料，如骨植入物、牙齿等。在用作假体材料时，多孔金属常作为一多孔层附着在金属基体上，多孔金属由于非致密的特点，会对所附着的金属基体产生影响，特别是载荷较重的金属基体。专利US2002/0120344A1《具有加强筋的股骨柄假体》指出，同样基体尺寸的金属股骨柄，具有多孔层的金属股骨柄的疲劳寿命低于无多孔层的金属股骨柄，这是因为多孔层在金属股骨柄基体与多孔层间有尖角，会产生应力，从而降低金属股骨柄的疲劳寿命，但如何减小多孔层应力对金属基体的不利影响，US2002/0120344A1并未给出技术方案。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种寿命更长的医用金属复合材料。本专利技术目的通过如下技术方案实现：一种医用金属复合材料，包括金属基体、附着在金属基体上的多孔金属层，在多孔金属层与金属基体之间，有一金属过渡层，金属过渡层厚度不低于金属过渡层相邻的多孔金属层上多孔金属的孔腔壁厚度的2倍，与金属过渡层相邻的金属基体表面加工后的表面硬度值是金属过渡层的硬度值的2倍以上。低硬度及2倍于多孔金属的孔腔壁厚度的金属过渡层可以有效吸收、缓冲释放多孔金属产生的应力，并使得基体免于受到应力作用，从而达到延长该材料的使用寿命的目的。进一步说，为了更好地吸收、缓冲释放多孔金属产生的应力，专利技术人选择2倍以上于金属基本的延伸率的金属过渡层以进一步提高复合材料的使用寿命。进一步说，为了更进一步提高复合材料的使用寿命，所述的医用金属复合材料，所述的多孔金属层中与金属过渡层相邻的多孔金属，自多孔金属层与金属过渡层交界面起至少2个孔单元厚度的多孔金属的孔腔壁厚度为其他部位腔壁厚度的2倍以上。进一步说，为了更进一步提高复合材料的使用寿命，所述的医用金属复合材料，所述的多孔金属层的孔是均匀的。进一步说，所述的医用金属复合材料，所述的自多孔金属层中与金属过渡层交界面起至少2个孔单元厚度的多孔金属的孔是均匀的。进一步说，所述的医用金属复合材料，所述的多孔金属层的孔是均匀的是指在多孔金属层上任取的多个体积不大于1立方毫米的相同大小的三维体，分别称其质量，得到它们质量的平均值，而任一三维体质量相对于质量平均值的偏差绝对值不大于三维体质量平均值的4%。进一步说，所述的医用金属复合材料，所述的自多孔金属层中与金属过渡层交界面起至少2个孔单元厚度的多孔金属的孔是均匀的是指在自多孔金属层中与金属过渡层交界面起至少2个孔单元厚度的多孔金属上任取的多个体积不大于1立方毫米的相同大小的三维体，分别称其质量，得到它们质量的平均值，而任一三维体质量相对于质量平均值的偏差绝对值不大于三维体质量平均值的4%。进一步说，为了进一步降低多孔金属层产生的应力，所述的医用金属复合材料，所述的与金属过渡层相连接的多孔金属层的孔的腔壁与金属过渡层平行。进一步说，为了进一步降低多孔金属层与金属过渡层对金属基体的应力，延长复合材料的使用寿命，所述的医用金属复合材料，至少与金属过渡层相邻的多孔金属层的多孔金属的孔的孔型是球形的。进一步说，所述的医用金属复合材料，所述的金属基体表面的加工为喷丸，可提高金属基体表面的硬度，从而进一步提高复合材料抵御应力作用的能力。本专利技术的有益效果：本专利技术通过在多孔金属层与金属基体之间设置金属过渡层，且金属过渡层厚度不低于金属过渡层相邻的多孔金属的孔腔壁厚的2倍，与金属过渡层相邻的金属基体表面加工后的表面硬度值是金属过渡层的硬度值的2倍以上，该种厚度及低硬度的金属过渡层可以有效地吸收、缓冲释放多孔金属层产生的应力，有效地减小了多孔金属层产生的应力对医用金属复合材料的破坏作用，从而提高了医用金属复合材料的寿命，所制备的假体的寿命得到提高。本专利技术通过对金属过渡层塑性性能进行优化选择，2倍以上于金属基本的延伸率的金属过渡层可以进一步提高复合材料的使用寿命。本专利技术通过对多孔金属层的孔腔壁厚优化选择来降低多孔金属层与金属过渡层交界处的应力，从而提高金属复合材料的使用寿命。为了进一步降低多孔金属层与金属过渡层交界面处的腔壁应力峰值，减小应力破坏性，多孔金属层的孔均匀为佳，至少自多孔金属层中与金属过渡层交界面起2个孔单元厚度的多孔金属的孔是均匀的。而且尤以在多孔金属层上任取的多个体积不大于1立方毫米的相同大小的三维体，分别称其质量，得到它们质量的平均值，而任一三维体质量相对于质量平均值的偏差绝对值不大于三维体质量平均值的4%为更佳，因为这样的均匀性，更能降低多孔金属层与金属过渡层交界面处的腔壁应力峰值，从而提高复合材料的使用寿命。本专利技术采用将与金属过渡层相连接的多孔金属层的孔的腔壁与金属过渡层平行设置，能更有效地降低应力对复合材料的破坏，提高复合材料的使用寿命。本专利技术采用至少与金属过渡层相邻的多孔金属层的多孔金属的孔的孔型是球形的，可以有效地降低多孔金属层与金属过渡层对金属基体的应力问题，延长复合材料的使用寿命。本专利技术的金属基体表面的加工为喷丸提高金属基体表面的硬度，从而进一步提高复合材料抵御应力作用的能力。下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术所述医用金属复合材料的结构示意图；图2为本专利技术实施例4的结构示意图；图3为本专利技术实施例5的结构示意图。具体实施方式具体实施方式以本专利技术技术方案为前提，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不仅限于下述的实施方式。在不脱离和改变本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域的普通技术知识和/或惯用手段，显然还可以做出多种形式的替换或变更，并均应包括在本专利技术的范围之内。如图所示，1为多孔金属层，2为金属基体，3为金属过渡层，4为实施例4中医用金属复合材料的多孔金属层中与金属过渡层相邻的多孔金属，其中4-1为孔的腔壁，4-2为孔，5为实施例4中多孔金属层中的与金属过渡层相邻的2个孔单元厚度之外的多孔金属部分，其中5-1为孔的腔壁，5-2为孔；6为实施例5中医用金属复合材料的多孔金属层的一个孔的单元，其中6-1为孔的单元的腔壁，6-2为孔。以下详细给出本专利技术的实施例：实施例1本实施例的医用金属复合材料的多孔金属层为多孔铌，孔隙率为75%，孔径为500μm±20μm，孔腔壁厚度为150μm±10μm，用泡沫浸渍法制备。金属基体为钴合金CoNiCrMo，在金属基体与多孔金属层之间加一层铌过渡层，铌过渡层厚度为360μm，是多孔金属的孔腔壁厚的2.4倍，该过渡层用退火铌箔，用GBT231.3-2012金属材料布氏硬度试验测硬度，退火铌箔硬度为布氏735MPa，与铌过渡层相邻的金属基体表面硬度为布氏1545MPa，是过渡层硬度的2.1倍。铌过渡层与金属基体钴合金CoN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医用金属复合材料，包括金属基体、附着在金属基体上的多孔金属层，其特征是，在多孔金属层与金属基体之间，有一金属过渡层，金属过渡层厚度不低于金属过渡层相邻的多孔金属层上多孔金属的孔腔壁厚度的2倍，与金属过渡层相邻的金属基体表面加工后的表面硬度值是金属过渡层的硬度值的2倍以上。

【技术特征摘要】
1.一种医用金属复合材料，包括金属基体、附着在金属基体上的多孔金属层，其特征是，在多孔金属层与金属基体之间，有一金属过渡层，金属过渡层厚度不低于金属过渡层相邻的多孔金属层上多孔金属的孔腔壁厚度的2倍，与金属过渡层相邻的金属基体表面加工后的表面硬度值是金属过渡层的硬度值的2倍以上。2.如权利要求1所述的医用金属复合材料，其特征在于：所述金属过渡层的延伸率是金属基体延伸率的2倍以上。3.如权利要求1或2所述的医用金属复合材料，其特征在于：所述的多孔金属层中与金属过渡层相邻的多孔金属，自多孔金属层与金属过渡层交界面起至少2个孔单元厚度的多孔金属的孔腔壁厚度为其他部位腔壁厚度的2倍以上。4.如权利要求1或2所述的医用金属复合材料，其特征在于：所述的多孔金属层的孔是均匀的。5.如权利要求3所述的医用金属复合材料，其特征在于：所述的自多孔金属层中与金属过渡层交界面起至少2个孔单元厚度的多孔金属的孔是均匀的。6.如权利要求4所述的医用金属复合材料，其特征在于：所述的多孔金属层的孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶雷，
申请(专利权)人：重庆润泽医药有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50