一种径向结构-功能一体化的外层多孔骨科硬植入材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种径向结构‑功能一体化的外层多孔骨科硬植入材料及其制备方法和应用。本发明专利技术将钛、铌、锆粉末按配比机械球磨获得Ti‑Nb‑Zr复合粉末，将钛、铌、锆和HA粉末机械球磨得到TiNbZr‑HA粉末，然后与造孔剂碳酸氢氨粉末混合获得复合粉末B，Ti‑Nb‑Zr复合粉末和复合粉末B预压成型得到径向分级结构圆柱体压坯，最后利用脉冲等离子活化烧结炉烧结获得所述骨科硬植入材料。本发明专利技术提供的骨科硬植入材料不仅因为外层为多孔结构，而且添加了生物活性陶瓷HA，使复合材料具有良好的骨结合、骨整合性能和适合与骨骼匹配的低弹性模量，还因为芯部的致密的结构使其具有优良的抗压性能，可作为良好的人造骨组织替换材料。

A Radial Structural-Functional Integrative Hard Orthopaedic Implant Material and Its Preparation and Application

The invention discloses an outer porous orthopaedic hard implant material with radial structure and function integration, and a preparation method and application thereof. Ti, Nb and Zr powders are mechanically milled to obtain Ti Nb Zr composite powders according to their proportions, Ti Nb, Zr and HA powders are mechanically milled to obtain TiNbZr HA powders, and then mixed with pore-forming agent ammonia bicarbonate powder to obtain composite powders B, Ti Nb Zr composite powders and composite powders B by pre-pressing to obtain cylindrical compacts with radial graded structure. Finally, the compacts are prepared by pulsed plasma activation sintering. The orthopaedic hard implant material is obtained by furnace sintering. The hard implant material provided by the invention not only has porous structure in the outer layer, but also adds bioactive ceramic HA, which makes the composite material have good bone bonding, bone integration performance and low elastic modulus suitable for matching with bone, but also has excellent compressive performance because of the compact structure of the core, and can be used as a good substitute material for artificial bone tissue.

【技术实现步骤摘要】
一种径向结构-功能一体化的外层多孔骨科硬植入材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及骨科硬植入生物医用材料制备
，尤其涉及一种径向结构-功能一体化的外层多孔骨科硬植入材料及其制备方法和应用。
技术介绍
弹性模量是评价骨科植入生物医用材料的重要性能之一，生物材料的弹性模量值与自然骨的值相比过高会呈现生物力学不相容。生物材料的弹性模量值过高，当承受外应力的作用，承受应力的材料和自然骨组织由于弹性模量的差异将产生不同的应变，在植入材料与自然骨组织的接触界面处出现相对的位移，从而造成结合界面处的松动，服役时间较长时甚至造成脱落，影响植入修复材料的功能，造成“应力屏蔽”，引起自然骨组织功能的退化或吸收。孔隙结构的引入可以降低生物材料弹性模量，从而让材料的弹性模量符合自然骨组织要求。然而，材料中孔隙结构的引入将造成材料的力学性能、耐腐蚀性能的急剧恶化。其次，作为植入材料中用途最广泛的生物医用金属材料，特别是兼具高强度、低密度、高耐蚀的生物医用钛合金是一种惰性材料，表面无生物活性，缺乏主动修复功能。在植入人体后，钛合金表面与基体组织之间只是简单的相互锁合，仅被一层包囊纤维所包绕，难以与基体组织本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向结构‑功能一体化的外层多孔骨科硬植入材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤(1)将钛(Ti)、铌(Nb)和锆(Zr)金属粉末称重混合后放入球磨罐中，添加无水乙醇密封后将球磨罐放入机械球磨机上进行球磨混合粉末，得到Ti‑Nb‑Zr复合金属粉末；步骤(2)将步骤(1)得到的部分Ti‑Nb‑Zr复合金属粉末和纳米羟基磷灰石(HA)粉末经机械球磨得到TiNbZr‑HA复合粉末；步骤(3)将TiNbZr‑HA复合粉末和造孔剂碳酸氢铵经V型混料机混合获得复合粉末B；步骤(4)将步骤(1)获得的Ti‑Nb‑Zr复合金属粉末装入分层压制硬质合金钢模具中，利用固定器保证芯部Ti‑Nb...

【技术特征摘要】
1.一种径向结构-功能一体化的外层多孔骨科硬植入材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤(1)将钛(Ti)、铌(Nb)和锆(Zr)金属粉末称重混合后放入球磨罐中，添加无水乙醇密封后将球磨罐放入机械球磨机上进行球磨混合粉末，得到Ti-Nb-Zr复合金属粉末；步骤(2)将步骤(1)得到的部分Ti-Nb-Zr复合金属粉末和纳米羟基磷灰石(HA)粉末经机械球磨得到TiNbZr-HA复合粉末；步骤(3)将TiNbZr-HA复合粉末和造孔剂碳酸氢铵经V型混料机混合获得复合粉末B；步骤(4)将步骤(1)获得的Ti-Nb-Zr复合金属粉末装入分层压制硬质合金钢模具中，利用固定器保证芯部Ti-Nb-Zr复合金属粉末位于模具中心位置，芯部压坯周围填入复合粉末B在轴向压力下冷压成型，保压完成后退模得到圆柱体压坯；步骤(5)将圆柱体压坯置于脉冲等离子活化炉的石墨模具中，然后放入炉内并抽取真空烧结，阶梯加热烧结完毕后冷却至室温退模得到径向结构-功能一体化的外层多孔骨科硬植入材料。2.根据权利要求1所述径向结构-功能一体化的外层多孔骨科硬植入材料的制备方法，其特征在于：所述Ti-Nb-Zr复合金属粉末中铌(Nb)质量百分比为6～20％、锆(Zr)质量百分比为6～20％、余量为Ti；所述TiNbZr-HA复合粉末中Ti-Nb-Zr复合金属粉末的质量百分比为80～95％、HA粉末的质量百分比为5～20％；所述复合粉末B中TiNbZr-HA复合粉末的质量百分比为70～90％、造孔剂碳酸氢铵的质量百分比为10～30％。3.根据权利要求1所述径向结构-功能一体化的外层多孔骨科硬植入材料的制备方法，其特征在于：所述钛、铌、锆金属粉末的纯度均≥99.9％，粉末平均粒径均≤50μm；所述羟基磷灰石的纯度≥99.8％，粉末平均粒径≤100nm；造孔剂碳酸氢铵粉末的纯度为分析纯，粉末平均粒径为100～500μm。4.根据权利要求1所述径向结构-功能一体化的外层...

【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