本发明专利技术公开了一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料及其制备方法和应用。将羟基磷灰石粉末、钽粉末和45S5生物玻璃粉末按照7～9:0.5～1.5:0.5～1.5的质量比混合，加入羟丙基甲基纤维素水溶液并充分混匀得到浆料，浆料经干燥、过筛后得到粉末；将粉末压制成坯体，然后进行冷等静压处理，最后烧结成型即制备得到所述羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料。相对于二元材料体系，生物玻璃的加入填补了晶粒之间的空隙导致内部空隙的降低，改善了羟基磷灰石和金属钽之间的结合状况，解决了HA/Ta界面结合较差，烧结制备的复合陶瓷的力学性能较差的技术问题。学性能较差的技术问题。学性能较差的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于生物材料领域，尤其涉及一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]骨骼是人体中最重要的承重材料，其不仅具有优良的生物力学性能，还具备一定的自我修复能力，因此当骨骼缺陷产生时，轻度骨缺损可以通过骨自身固有的愈合能力进行修复，然而当骨缺损程度超过骨组织的修复能力范围，就需要在损伤区域植入合适的骨替代物进行骨移植来辅助骨重建。
[0003]羟基磷灰石(HA)是骨结构的主要成分，占骨重量的70％，具有促进骨传导(允许骨细胞附着并促进骨细胞生长)和骨诱导(积极刺激新骨细胞形成)的能力，然而由于HA的脆性大，易产生裂纹扩展，目前应用于骨修复领域中的HA陶瓷的力学性能仍不理想，金属钽(Ta)具有金属材料特有的优异的机械性能，同时还拥有亲生物性和良好的耐腐蚀性，因此将生物相容的高强度金属钽与HA结合，制备生物活性和机械可靠性良好的生物复合陶瓷是有效的制备骨修复材料的手段。然而，HA基体与金属钽之间热膨胀系数相差较大，界面结合较差，因此烧结制备的复合陶瓷的力学性能需要进一步提高。
技术实现思路
[0004]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提出一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0006]一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]将羟基磷灰石粉末、钽粉末和45S5生物玻璃粉末按照7～9:0.5～1.5:0.5～1.5的质量比混合，加入羟丙基甲基纤维素水溶液并充分混匀得到浆料，浆料经干燥、过筛后得到粉末；将粉末压制成坯体，然后进行冷等静压处理，最后烧结成型即可。
[0008]优选的，所述羟基磷灰石粉末、钽粉末和45S5生物玻璃粉末按照8:1:1的质量比混合。
[0009]优选的，所述羟丙基甲基纤维素水溶液的质量分数为1～5wt％，更优选的为2wt％。
[0010]优选的，所述羟丙基甲基纤维素水溶液和羟基磷灰石粉末的质量比为1：40～1:16。
[0011]优选的，所述干燥的温度为40～80℃，更优选的为60℃。
[0012]优选的，所述过筛的目数为80～120目，更优选的为100目。
[0013]优选的，所述压制的压力为8～12MPa，更优选的为10MPa；所述压制的时间为5min；所述压制的尺寸为3
×4×
35mm。
[0014]优选的，所述冷等静压处理的压力为160～240MPa，更优选的为200Mpa；优选的，所述冷等静压处理的的保压时间为5min。
[0015]优选的，所述烧结成型包括脱脂处理和烧结处理。
[0016]优选的，所述脱脂处理的方式为：将样品置于通氩气的气氛炉中，以2℃/min～3℃/min的速度升温至450℃后，保温1.5h～2h然后随炉冷却。
[0017]优选的，所述烧结的方式为：将样品置于通保护气体的气氛炉中，以3℃/min～5℃/min的升温速率升温至1250℃后，保温1h～3h，然后随炉冷却。保护气体是为了防止样品氧化。
[0018]优选的，所述保护气体为氮气或惰性气体。
[0019]上述一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料的制备方法制备得到的羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料。
[0020]上述羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料在制备骨修复材料中的应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0022]本专利技术提供羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料，相对于二元材料体系(羟基磷灰石/金属钽)，生物玻璃的加入减少了内部的空隙，这种空隙率的降低与液相烧结有关，由于生物玻璃的熔点低，玻璃相在高温烧结过程中形成液相，液相填补了晶粒之间的空隙导致内部空隙的降低，改善了羟基磷灰石和金属钽之间的结合状况，从而有效改变了HA/Ta的收缩机制，解决了HA/Ta界面结合较差，烧结制备的复合陶瓷的力学性能较差的技术问题。
附图说明
[0023]图1为实施例1和对比例1制备得到的复合陶瓷材料的断面SEM图片。
[0024]图2为实施例1和对比例1制备得到的复合陶瓷材料的烧结收缩率对比柱状图。
[0025]图3为实施例1和对比例1制备得到的复合陶瓷材料的抗弯强度对比柱状图。
[0026]图4为实施例1和对比例1制备得到的复合陶瓷材料的抗压强度对比柱状图。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]实施例所述45S5生物玻璃粉末购买于南京艾普瑞环保科技有限公司。所述通氩气的速率为500mL/min。
[0029]实施例1
[0030]一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料的制备方法，步骤如下：
[0031]将80g羟基磷灰石粉末、10g钽粉末和10g 45S5生物玻璃粉末混合，加入5g质量分数2％的羟丙基甲基纤维素水溶液，使用行星式球磨机进行混料，将充分混合均匀的浆料置于60℃的干燥箱中干燥，经过研磨后将粉末过100目筛；使用粉末压片机将粉末压制成3
×4×
35mm的压坯，压力为10MPa，保压时间5min。将压坯放置于无粉乳胶手套中，抽真空之后使用等静压机对样品进行冷等静压，压力为200MPa，保压时间5min。最后将生坯置于烧结炉中
进行最终的烧结成型；烧结包括脱脂和烧结两步：首先将样品置于气氛炉(通氩气)中升温进行脱脂，以2℃/min的速度升温至450℃后，保温2h，随炉冷却；然后将冷却后的坯体置于气氛炉(通氩气)中进行烧结，升温速率为5℃/min，烧结温度为1250℃，保温时间为2h，随炉冷却即可。
[0032]对比例1
[0033]一种羟基磷灰石/金属钽复合陶瓷材料的制备方法，步骤如下：将80g羟基磷灰石粉末、10g钽粉末混合，加入5g质量分数2％的羟丙基甲基纤维素水溶液，使用行星式球磨机进行混料，将充分混合均匀的浆料置于60℃的干燥箱中干燥，经过研磨后将粉末过100目筛；使用粉末压片机将粉末压制成3
×4×
35mm的压坯，压力为10MPa，保压时间5min。将压坯放置于无粉乳胶手套中，抽真空之后使用等静压机对样品进行冷等静压，压力为200MPa，保压时间5min。最后将生坯置于烧结炉中进行最终的烧结成型；烧结包括脱脂和烧结两步：首先将样品置于气氛炉(通氩气)中升温进行脱脂，以2℃/min的速度升温至450℃后，保温2h，随炉冷却；然后将冷却后的坯体置于气氛炉(通氩气)中进行烧结，升温速率为5℃/min，烧结温度为1250℃，保温时间为2h，随炉冷却即可。
[0034]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将羟基磷灰石粉末、钽粉末和45S5生物玻璃粉末按照7～9:0.5～1.5:0.5～1.5的质量比混合，加入羟丙基甲基纤维素水溶液并充分混匀得到浆料，浆料经干燥、过筛后得到粉末；将粉末压制成坯体，然后进行冷等静压处理，最后烧结成型即可。2.根据权利要求1一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素水溶液和羟基磷灰石粉末的质量比为1：16～1:40；所述羟丙基甲基纤维素水溶液的质量分数为1～5wt％。3.根据权利要求2一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素水溶液的质量分数为为2wt％；所述羟基磷灰石粉末、钽粉末和45S5生物玻璃粉末按照8:1:1的质量比混合。4.根据权利要求1～3任一项所述一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为40～80℃；所述过筛的目数为80～120目；所述压制的压力为8～12MPa；所述压制的时间为5min；所述压制的尺寸为3
×4×
35mm。5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：王欣宇，罗晶，蔡翠玲，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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