一种多孔钽棒制造技术

技术编号:23322635 阅读:27 留言:0更新日期:2020-02-14 22:07
本实用新型专利技术提供了一种多孔钽棒,属于人体植入材料技术领域。本实用新型专利技术提供的多孔钽棒包括螺纹部和多级孔部;所述螺纹部和多级孔部被三维圆孔贯穿;圆孔的孔径由螺纹部至多级孔部呈由小及大梯度分布。本实用新型专利技术提供的多孔钽棒具有梯度分布的三维圆孔,所述钽棒上的多孔分布均匀且可控,能够促进骨传导和骨融合,孔道结构可调控,弹性模量等力学性能可调控,更接近人体骨骼性能,没有应力屏蔽问题。实施例的数据表明:本实用新型专利技术提供的多孔钽棒耐压强度为120~180MPa,弹性模量为10~20GPa,孔隙率为75~85%。

A porous tantalum rod

【技术实现步骤摘要】
一种多孔钽棒
本技术涉及人体植入材料
,尤其涉及一种多孔钽棒。
技术介绍
钽是理想的生物医学材料,具有良好的生物相容性,几乎不对人体产生刺激和副作用,广泛应用于医学领域。科学家们通过细胞培养证实,成骨细胞与纯钽金属有结合反应,钽是一种具有长期生物相容性的金属。近年来由钽制成的多孔钽金属广泛应用于骨科领域,多孔钽金属的整体互相连接的多孔率为75~80%,平均孔隙为430μm,钽植入体与骨之间达到良好的生物固定,适合人体组织快速长入。但是由于制备加工工艺的限制,目前多孔钽植入物孔道单一、孔结构不均匀,且不可控;孔结构的分布不均匀,孔道连通性差,导致多孔钽植入物的力学性能与人体骨骼匹配性较差,骨传导和骨融合性能较差,限制了其在骨科领域的应用与性能发挥。
技术实现思路
有鉴于此,本技术的目的在于提供一种多孔钽棒。本技术提供的多孔钽棒,具有均匀的多级规则孔道,能促进骨传导和骨融合,孔道结构可调控,弹性模量等力学性能可调控,更接近人体骨骼性能。为了实现上述技术目的,本技术提供以下技术方案:本技术提供了一种多孔钽棒,所述多孔钽棒包括螺纹部和多级孔部;所述螺纹部和多级孔部被三维圆孔贯穿;所述三维圆孔的孔径由螺纹部至多级孔部呈由小及大梯度分布。优选地,所述多孔钽棒的平均孔隙率为75~95%。优选地,所述多孔钽棒三维圆孔的孔径范围为100~1000μm。优选地,所述螺纹部的长度为30mm,直径为14mm;所述多级孔部长度为70mm,直径为10mm。本技术提供了一种多孔钽棒,所述多孔钽棒包括螺纹部和多级孔部;所述螺纹部和多级孔部被三维圆孔贯穿;所述圆孔的孔径由螺纹部至多级孔部呈由小及大梯度分布。本技术提供的多孔钽棒具有梯度分布的三维圆孔,所述钽棒上的多孔分布均匀且可控,能够促进骨传导和骨融合,孔道结构可调控,弹性模量等力学性能可调控,更接近人体骨骼性能,没有应力屏蔽问题。实施例的数据表明:本技术提供的多孔钽棒耐压强度为120~180MPa,弹性模量为10~20GPa,孔隙率为75~85%。附图说明图1为本技术多孔钽棒的纵截面图;图2为本技术提供的多孔钽棒的横截面图。具体实施方式本技术提供了一种多孔钽棒,所述多孔钽棒包括螺纹部和多级孔部;所述螺纹部和多级孔部被三维圆孔贯穿;所述三维圆孔的孔径由螺纹部至多级孔部呈由小及大梯度分布。图1为沿多孔钽棒长轴心线切割得到的纵切面,从图1可以看出,孔径呈有序均匀分布,且孔径由螺纹部至多级孔部梯度增加。以垂直多孔钽棒长轴心线的方向切割得到横切面图2,从图2可以看出:孔径呈有序整齐分布。在本技术中,所述多孔钽棒的平均孔隙率优选为75~95%,更优选为80~90%,最优选为83~87%。在本技术中,所述多孔钽棒三维圆孔的孔径范围优选为100~1000μm,更优选为300~800μm,最优选为300~500μm。在本技术中,所述多孔钽棒的螺纹部的长度优选为30mm,直径优选为14mm。在本技术中,所述多孔钽棒的多级孔部的长度优选为70mm,直径优选为10mm。在本技术中,所述多级孔部优选由多段多孔结构构成。本技术对所述多孔结构的段数没有要求,本领域技术人员根据需要进行调整即可。本技术对所述螺纹部的螺纹特征没有特殊的限定,本领域技术人员根据实际需要进行调整即可。在本技术的具体实施例中,所述多孔钽棒包括螺纹部和多级孔部,所述螺纹部和多级孔部被三维圆孔贯穿;所述三维圆孔成列排布;所述螺纹部的长度为30mm;所述螺纹部的螺纹外径为14mm,内径为12mm,中径为13mm,螺距为2mm,线数为1,导程为2mm,升角为4°,牙形角为梯形;所述多级孔部的直径为10mm;所述多级孔部的长度为70mm;所述多级孔部包括三段多孔结构;三段多孔结构中三维圆孔的孔径分别为300μm,500μm和800μm;其中,所述多级孔部中三维圆孔孔径为300μm的多孔结构长度为5mm,所述多级孔部中三维圆孔孔径为500μm的多孔结构长度为25mm,所述多级孔部中三维圆孔孔径为800μm的多孔结构长度为40mm。在本技术中,所述多孔钽棒具有梯度分布的三维圆孔,所述钽棒上的多孔分布均匀且可控,能够促进骨传导和骨融合,孔道结构可调控,弹性模量等力学性能可调控,更接近人体骨骼性能,没有应力屏蔽问题。在本技术中,所述多孔钽棒的制备方法,包括以下步骤:(1)在三维软件模型中构建出上述多孔钽棒的三维模型;(2)确定所述步骤(1)得到的三维模型的打印方向和设置基板后,对所述三维模型进行分层处理,所述分层处理包括将三维模型沿打印方向分为多层厚度相同的三维结构,保存并导入相应格式的文件;(3)将所述步骤(2)得到的格式文件导入3D打印机进行3D打印,得到多孔钽棒。本技术在三维软件模型中构建出上述多孔钽棒的三维模型。本技术对获得三维模型的方法没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的三维模型构建软件即可,只要能够构建出与所述多孔钽棒匹配度好的三维模型即可。得到三维模型后,本技术确定三维模型的打印方向和设置基板后,对所述三维模型进行分层处理,所述分层处理包括将三维模型沿打印方向分为多层厚度相同的三维结构,保存并导入相应格式的文件。本技术对打印方向的确定没有特殊的限定,能使多孔钽棒完好地打印出即可。本技术对所述基板的材质没有特殊的限定,采用任何材质即可,具体的,如钛合金。在本技术中,所述3D打印的原理是在基板上用刮刀铺一层钽金属粉末,然后用激光束在扫描振镜的控制下按照一定的路径快速照射粉末,使其发生熔化,凝固,形成冶金熔覆层,然后将基板下降与单层沉积厚度相同的高度,在铺一层粉末进行激光扫描加工,重复这样的过程直至整个钽棒成型结束。在本技术中,分层处理后,每层的厚度优选<0.3mm。在本技术中,所述3D打印的参数优选包括3D打印材料、激光参数和基板温度。在本技术中,所述3D打印材料优选为15~45μm的球形钽粉;所述球形钽粉的纯度>99.9%,含氧量<500ppm,球形度>90,霍尔流速<10s/50g。在本技术中,所述激光参数中,正离焦光斑优选为135μm,速率优选为150mm/s,线间距优选为0.15mm,功率优选为250W。在本技术中,所述基板温度优选>60℃,进一步优选为100℃。本技术对3D打印机的型号没有特殊的限定,任意型号均可。在本技术的实施例中,优选采用型号为FS271M的3D打印机。本技术以纯钽粉为原料,经3D打印多孔钽棒,保证了钽棒实体的致密度,保证了多孔钽棒具有优异的力学性能;再结合多孔钽棒的外表面具有梯度孔径的圆孔,提高了多孔钽棒的生物相容性。下面结合实施例对本技术提供的多孔钽棒进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔钽棒,其特征在于,所述多孔钽棒包括螺纹部和多级孔部;所述螺纹部和多级孔部被三维圆孔贯穿;所述三维圆孔的孔径由螺纹部至多级孔部呈由小及大梯度分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔钽棒,其特征在于,所述多孔钽棒包括螺纹部和多级孔部;所述螺纹部和多级孔部被三维圆孔贯穿;所述三维圆孔的孔径由螺纹部至多级孔部呈由小及大梯度分布。


2.根据权利要求1所述的多孔钽棒,其特征在于,所述多孔钽棒的平均孔隙率为75~95%。

【专利技术属性】
技术研发人员:杨景周张大琛
申请(专利权)人:河北雄安大洲智造科技有限公司
类型:新型
国别省市:河北;13

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