制备羟基磷灰石生物活性涂层的注入式等离子喷涂装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种制备羟基磷灰石生物活性涂层的悬浮液注入式等离子喷涂装置，包括等离子喷枪；还包括喷涂原料悬浮液贮存容器，悬浮液传送系统，悬浮液注入系统；其中悬浮液贮存容器为压力罐或为带高能超声波振荡功能的容器；传送系统包括传送动力装置和与其相匹配连接的传送管，注入系统中小直径导管通过调节构件安装于与等离子喷枪连接的固定座上；由传送动力装置中压力罐内压缩空气或电子蠕动泵通过传送管将悬浮液注入小直径导管，小直径导管以直线型射流方式直接径向注入等离子火焰中心高温区域，在金属基底表面生成结构均匀的羟基磷灰石生物活性涂层，本实用新型专利技术装置结构简单，易于操作，且节约原料。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种制备羟基磷灰石生物活性涂层的注入式等离子喷涂装置，特别 涉及一种制备羟基磷灰石生物活性涂层的悬浮液注入式等离子喷涂新装置，属于生物医 用材料工程技术设备领域。
技术介绍
羟基磷灰石具有与人体组织骨和牙齿中主要矿物质相类似的化学组成和晶体结构， 是人体骨骼组织的主要无机成分。同时羟基磷灰石优良的生物活性使其能与人体骨骼组 织形成化合键性结合，具有良好的骨传导性；并对新骨生长有一定的诱导作用，是一类 典型的生物活性材料。然而单纯的羟基磷灰石力学性能较差，其抗弯强度和断裂韧性指 标均低于人体致密骨，难以在生物体承载部位使用，在具有生物惰性的医用金属材料基 体上沉积一层羟基磷灰石涂层得到具有良好综合性能的生物植入材料，使其具有基底金 属的强度和韧性，还具有羟基磷灰石的优良生物活性和生物相容性。目前，制备羟基磷灰石涂层的技术很多，主要有等离子喷涂、离子束溅射、电泳沉 积、溶胶一凝胶法、仿生溶液生长法等。在这些制备方法使用的设备中，制备羟基磷灰 石生物活性涂层通常使用等离子喷涂设备。由于等离子喷涂技术，采用等离子弧为热源， 均以金属或非金属固体粉末作为原料，所用的粉末原料经高温等离子火焰加热到熔融或 半熔融状态后，高速喷射到经过处理的金属基底表面上而形成表面涂层。使用现有固体 粉末等离子喷涂装置制备羟基磷灰石生物活性涂层的过程一般是，将固体粉末喷涂原料 置于该装置中的给料机构，给料机构有漏斗式、螺旋式、振动式、翻斗式等多种形式， 给料机构中的粉末原料在压力的作用下经过管道传送至等离子喷枪旁的粉末喷嘴，然后 从粉末喷嘴直接喷射到等离子体火焰中。粉末等离子喷涂所需的粉末原料一般要经过湿 化学法合成，陈化，喷雾干燥，粉末造粒球化，煅烧，粉碎，球磨，分筛等一系列繁琐 的工艺环节，完成周期通常需要历经4-7天的时间，这不仅增加了成本，还降低了生产 效率。此外，传统粉末等离子喷涂装置还存在着制得涂层结构不均匀的问题。为解决现 有固体粉末等离子喷涂装置中存在的问题，这正是本技术的目的所在。
技术实现思路
本技术的目的则是针对所述现有等离子喷涂装置中所存在的缺陷，旨在提出一 种包括等离子喷枪，金属基底及其基底固定架；进一步包括喷涂原料悬浮液贮存容器， 悬浮液传送系统，悬浮液注入系统的制备羟基磷灰石生物活性涂层的悬浮液注入式等离 子喷涂新装置。所述装置由传送系统中的传送动力装置和与其相匹配连接的传送介质将 悬浮液直接传送到注入系统中的小直径导管；小直径导管再将悬浮液以直线型射流方式 直接径向注入等离子火焰中心的高温区域，在金属基底表面生成结构均匀的羟基磷灰石 生物活性涂层；本技术装置结构简单，易于操作，且节约原料。为实现本技术的上述目的，本技术采用由以下技术措施构成的技术方案来 实现的。本技术制备羟基磷灰石生物活性涂层的悬浮液注入式等离子喷涂装置，包括等 离子喷枪，金属基底及其基底固定架；其特征在于还包括等离子喷涂原料悬浮液贮存容 器，悬浮液传送系统，悬浮液注入系统；其中所述悬浮液传送系统包括传送动力装置和 与其相匹配连接的传送介质，传送介质一端与传送动力装置连通，另一端与注入系统连 通；所述注入系统中设置一小直径导管，小直径导管通过调节构件安装于与等离子喷枪 相匹配连接的固定座上；贮存容器中的悬浮液通过传送动力装置及传送介质输送到注入 系统中的小直径导管，小直径导管以直线型射流方式直接径向注入等离子火焰中心的高 温区域，在金属基底表面生成结构均匀的羟基磷灰石生物活性涂层。上述技术方案中，所述悬浮液贮存容器或为在等离子喷涂过程中实时对悬浮液中颗 粒进行分散的带高能超声波振荡功能的容器；或为压力罐。上述技术方案中，所述悬浮液传送系统中传送动力装置或为电子蠕动泵；或为输入 压缩空气的压力罐；电子蠕动泵通过传送介质与带高能超声波振荡功能的容器和悬浮液 注入系统连接；压力罐也通过传送介质与悬浮液注入系统连接。上述技术方案中，所述悬浮液传送系统中连接电子蠕动泵或连接压力罐的传送介质 为耐压管；上述技术方案中，所述电子蠕动泵与注入系统连接的耐压管上设有使悬浮液顺利到 达注入系统的单向阀及作指示的流量计；或压力罐与注入系统连接的耐压管上也设有单 向阀，流量计及可控制打开和关闭的阀门。上述技术方案中，所述传送动力装置电子蠕动泵使用的传送速率为10-100ml/min。 上述技术方案中，所述传送动力装置压力罐内输入的气体为压縮空气，压力罐中的 压力为0.15-0.6Mpa。上述技术方案中，所述小直径导管的内径为50-300微米。上述技术方案中，所述与等离子喷枪尺寸相匹配连接的固定座可通过螺母螺钉构成 的旋转机构调节固定座与等离子喷枪的相对角度。上述技术方案中，所述的悬浮液注入式等离子喷涂装置，其特征在于所述固定座上 安装一水平调节支架，调节支架与中心开螺纹孔的调节滑块匹配连接，调节套管通过螺 纹孔与调节滑块连接，小直径导管安装于调节套管下方的导管支架上，水平移动调节滑 块可调节小直径导管与等离子喷枪口的距离，旋转调节套管可调节小直径导管与等离子 火焰距离。本技术所述的悬浮液贮存容器是指已经制备好的羟基磷灰石悬浮液所用的特 定容器，由于为了得到较高的沉积效率，所制备的悬浮液需要具有较高的浓度，这样使 得其粘度往往较高，因此单位体积内羟基磷灰石含量较大，同时由于颗粒个体间的相互 作用，容易团聚成"团簇"状的大颗粒堵塞等离子喷嘴，所以本技术采用的悬浮液 贮存容器之一的带超声波高能震荡的容器对悬浮液颗粒进行分散，在喷涂的过程中进行 实时高能超声波震荡使整个喷涂过程顺利进行。本技术所述的悬浮液传送系统包含了传送动力装置和相应的传送介质，其中传 送动力装置采用电子蠕动泵或者采用压力罐中输入压縮空气来实现对悬浮液的传送，使 用与传送动力装置相互匹配的耐压管作为相应的传送介质，将悬浮液直接送入注入系统 中的小直径导管，使整个喷涂过程顺利进行。利用本装置制备羟基磷灰石生物活性涂层的方法，包括以下工艺步骤(1) 羟基磷灰石悬浮液的制备按转磷摩尔比1.67，配置摩尔浓度为0.5-2.5mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为 0.5-3mol/L的磷酸氢二铵水溶液；在不断搅拌下，将配置的磷酸氢二铵水溶液以 5-15ml/min速率滴加到硝酸钙水溶液中进行反应，然后再将百分比浓度10%-30%的氨 水以l-10ml/min速率滴加到反应液中，控制反应液pH值为9-12,保持反应温度在30-卯 °C，待完全反应后，静置5-15分钟，再陈化24-48小时，即制得羟基磷灰石悬浮液备用；(2) 羟基磷灰石悬浮液的传送a) 、或者将制备好的羟基磷灰石悬浮液置于一压力罐中，将压縮空气通入压力罐内， 使其中的压力为正压，利用该正压作为传送动力，将羟基磷灰石悬浮液通过与压力罐相 匹配连接的传送管传送到悬浮液注入系统中；b) 、或者将制备好的羟基磷灰石悬浮液置于一带高能超声波振荡功能的容器，利用电子蠕动泵作为传送动力装置，将羟基磷灰石悬浮液通过与电子蠕动泵相匹配连接的传 送管传送到悬浮液注入系统中；(3) 羟基磷灰石悬浮液的注入 采用小直径导管以直线型射流的方式将制备好的羟基磷灰石悬浮液直接径向注入等离子火焰中心的高温区域；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备羟基磷灰石生物活性涂层的悬浮液注入式等离子喷涂装置，包括等离子喷枪（８），金属基底（７）及其基底固定架（６）；其特征在于还包括等离子喷涂原料悬浮液贮存容器，悬浮液传送系统，悬浮液注入系统；其中所述悬浮液传送系统包括传送动力装置和与其相匹配连接的传送介质，传送介质一端与传送动力装置连通，另一端与注入系统（９）连通；所述注入系统中设置一小直径导管（１９），小直径导管通过连接构件安装于与等离子喷枪（８）相匹配连接的固定座（２２）上；贮存容器中的悬浮液（３）通过传送动力装置及传送介质输送到注入系统中小直径导管，小直径导管以直线型射流方式直接径向注入等离子火焰（５）中心的高温区域，在金属基底表面生成结构均匀的羟基磷灰石生物活性涂层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴方，刘晓光，肖严峰，宋磊，吴尧，黄毅，陈继镛，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]