一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层及其制备方法。本发明专利技术方案提供的钽金属涂层制备方法，依次对多孔铂骨架进行表面处理、清洗并干燥，将多孔铂置于装置中的沉积室，将钽金属粉末放于装置中的氧化室，并检查装置各反应室的气密性，抽真空后升温；反应室内温度稳定后分别向氧化室和沉积室中通入氯气和氢气，氧化室中氯气与金属钽粉末反应生成前驱体五氯化钽，五氯化钽流通到沉积室中与氢气发生还原反应后生成纯钽，沉积在多孔铂表面，制得到钽金属涂层；其致密超过95%，纯度则超过99.5%，材料既拥有了铂金属优异的力学性能、易加工的优势，还提高了材料的生物相容性、耐腐蚀和耐磨损性能。耐腐蚀和耐磨损性能。耐腐蚀和耐磨损性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于医用材料
，具体涉及一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]医用金属铂具有高强韧性、耐疲劳、易于加工等优良性能，是一类被广泛应用于临床医学的生物材料，已大量应用于骨科、齿科、介入治疗等重要医疗领域中的各类植入医疗器械。但是其较大的密度（21.45g/cm3），会对骨骼和肌肉产生较大的负荷，限制了它的应用。把金属材料制备成多孔材料，通过对其孔隙率的调控，可以使材料获得与人体骨骼相匹配的密度和杨氏模量。但是，目前临床应用的医用金属材料在生物体中一般不具备生物活性，需要对其进性表面改性，从而使其具有一定的生物活性。
[0003]针对目前现有铂金属不具备生物活性，需要对其进性表面改性，从而使其具有一定的生物活性，此外，铂金属密度大，需要降低其密度，使其和人体骨骼密度相匹配，因此，急需设计和开发一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层及其制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术第一目的在于提供一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层；本专利技术的另一目的在于提供一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层的制备方法；本专利技术的第一目的是这样实现的，所述涂层原料为金属钽粉末。
[0005]本专利技术的另一目的是这样实现的，所述方法包括如下步骤：（1）依次对多孔铂骨架进行表面处理、清洗并干燥，将所述多孔铂置于装置中的沉积室，将钽金属粉末放于装置中的氧化室，并检查所述装置各反应室的气密性，抽真空后升温；（2）所述反应室内温度稳定后，分别向氧化室和沉积室中通入氯气和氢气，所述氧化室中氯气与金属钽粉末反应生成前驱体五氯化钽，所述五氯化钽流通到所述沉积室中与氢气发生还原反应后生成纯钽，沉积在所述多孔铂表面，制得到钽金属涂层；（3）反应结束后，对所述钽金属涂层降温、取样、清洗、打磨处理，并使用氢氧化钠溶液处理实验过程中产生的尾气。
[0006]本专利技术方案提供的一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层，所述涂层原料为金属钽粉末，以及通过相应涂层的制备方法依次对多孔铂骨架进行表面处理、清洗并干燥，将所述多孔铂置于装置中的沉积室，将钽金属粉末放于装置中的氧化室，并检查所述装置各反应室的气密性，抽真空后升温；所述反应室内温度稳定后，分别向氧化室和沉积室中通入氯气和氢气，所述氧化室中氯气与金属钽粉末反应生成前驱体五氯化钽，所述五氯化钽流通到所述沉积室中与氢气发生还原反应后生成纯钽，沉积在所述多孔铂表面，制得到钽金属涂层；反应结束后，对所述钽金属涂层降温、取样、清洗、打磨处理，并使用氢氧化钠溶液处理实验过程中产生的尾气，最终制得的多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层，致密超过95%、
纯度则超过99.5%、具有足够的厚度，从而使材料既拥有了铂金属优异的力学性能及低成本、易加工的优势，还提高了材料的生物相容性、耐腐蚀和耐磨损性能；并且具有低的密度4.2~~5.6g/cm3，高孔隙率75%~85%，高抗弯曲强度为110~150MPa，与人体骨骼更为接近的弹性模量40~65GPa，可以植入人体修复骨创伤和骨缺损等。
[0007]而且，采用本方案在多孔铂骨架上所沉积的金属钽涂层厚度达到90~120
µ
m，且均匀，使材料既保留了多孔铂优异的性能，还拥有了钽金属优异的生物相容性，满足生物材料的使用要求；并且多孔钽涂层材料孔隙率高，各孔连通，无封闭孔，与人体松质骨相似，可以促进骨的修复。同时还具有良好的可加工性能，可以在不破坏其孔隙的下加工成各种复杂的外形，是一种很好的骨骼替换材料。
[0008]通过本专利技术方案可以通过控制化学气相沉积过程中反应气体浓度、沉积温度及反应时间等参数，来控制钽金属涂层的厚度。在传统材料上利用涂层制备技术沉积金属钽涂层，即利用了金属钽优异的生物学性能又降低了成本，从成本控制方面来看，本方案具有很高的应用前景。
附图说明
[0009]图1为本专利技术一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层的制备方法之使用化学气相沉积钽装置原理示意图；图2为本专利技术一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层的制备方法之实施例2中氨气流量变化与涂层沉积速率的关系示意图；图3为本专利技术一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层的制备方法之实施例3中氯气流量变化与涂层沉积速率的关系示意图；图中：1
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氧化室；2
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钽；3
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样品；4
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沉积室；5
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转基；6
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真空排气；7
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氢氧化钠溶液；8
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氯气进口；9
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氢气进口。
具体实施方式
[0010]下面将结合附图与实施例对本专利技术做进一步的说明，但不以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术教导所作的任何变更或改进，均属于本专利技术之保护范围。
[0011]如图1
‑
3所示，本专利技术提供一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层，所述涂层原料为金属钽粉末。
[0012]所述金属钽粉末的纯度为99.99%、粒径为48~150
µ
m。
[0013]所述涂层具体为钽金属涂层，并且质地分布均匀，强度高和无裂纹缝隙；所述钽金属涂层抗弯曲强度为110~150MPa，弹性模量为40~65GPa。
[0014]本专利技术还提供一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：（1）依次对多孔铂骨架进行表面处理、清洗并干燥，将所述多孔铂置于装置中的沉积室，将钽金属粉末放于装置中的氧化室，并检查所述装置各反应室的气密性，抽真空后升温；（2）所述反应室内温度稳定后，分别向氧化室和沉积室中通入氯气和氢气，所述氧化室中氯气与金属钽粉末反应生成前驱体五氯化钽，所述五氯化钽流通到所述沉积室中与
氢气发生还原反应后生成纯钽，沉积在所述多孔铂表面，制得到钽金属涂层；（3）反应结束后，对所述钽金属涂层降温、取样、清洗、打磨处理，并使用氢氧化钠溶液处理实验过程中产生的尾气。
[0015]所述步骤（1）中所述多孔铂的孔隙率为75%~85%，孔隙直径为100~500
µ
m。
[0016]所述清洗并干燥具体为：对铂用酒精进行超声清洗10~30min，干燥温度为80~100℃，干燥时间为2~5h。所述钽金属粉末的纯度99.99%，粒径在48~150
µ
m。升温速率为5℃/min，沉积温度为800~1500℃。
[0017]所述步骤（2）中所述氯气和氢气的纯度分别大于99.99%；所述氯气的流量为50~150ml/min，所述氢气的流量为400~1000ml/min。所述步骤（2）中沉积时间为30~300min；所述步骤（3）具体为：将制备好的样品先用甲醇溶液进行超声清洗，再用丙酮和蒸馏水清洗，制得的钽金属涂层分布均匀，结合强度高和无裂纹缝隙；所述钽金属涂层抗弯曲强度为110~150MPa，弹性模量为40~65GPa。
[0018]也就是说，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层，其特征在于所述涂层原料为金属钽粉末。2.根据权利要求1所述的一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层，其特征在于所述金属钽粉末的纯度为99.99%、粒径为48~150
µ
m。3.根据权利要求1或2所述的一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层，其特征在于所述涂层具体为钽金属涂层，并且质地分布均匀，强度高和无裂纹缝隙；所述钽金属涂层抗弯曲强度为110~150MPa，弹性模量为40~65GPa。4.一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层的制备方法，其特征在于所述方法具体包括如下步骤：（1）依次对多孔铂骨架进行表面处理、清洗并干燥，将所述多孔铂置于装置中的沉积室，将钽金属粉末放于装置中的氧化室，并检查所述装置各反应室的气密性，抽真空后升温；（2）所述反应室内温度稳定后，分别向氧化室和沉积室中通入氯气和氢气，所述氧化室中氯气与金属钽粉末反应生成前驱体五氯化钽，所述五氯化钽流通到所述沉积室中与氢气发生还原反应后生成纯钽，沉积在所述多孔铂表面，制得到钽金属涂层；（3）反应结束后，对所述钽金属涂层降温、取样、清洗、打磨处理，并使用氢氧化钠溶液处理实验过程中产生的尾气。5.根据权利要求4所述的一种多孔铂骨架生物相容性钽金属涂层的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中所述多孔铂的孔隙率为75%~85%，孔隙直径为...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯晶，苏涛，汪俊，种晓宇，屈晨凯，邹若安，王建坤，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：