【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛合金工业，具体为一种纯钛表面医用ti-sn-mo合金涂层的制备方法。
技术介绍
1、钛合金在人体植入物材料中的应用主要集中在相对活动多或频繁摩擦的部位；然而，长时间的摩擦会导致材料磨损，从而引发一系列宿主反应，如炎症、过敏甚至癌症；此外，由于钛合金与人体骨骼之间存在较大弹性模量差异，可能出现“应力屏蔽”现象，进而导致骨骼退化和功能丧失；因此，在医学领域寻找具有良好力学性能且低弹性模量的医用钛合金具有重要意义，并可提升当前医疗水平。
2、例如公开号cn111172532a的专利公开了一种在纯钛板材表面制备中熵合金涂层的方法，包括工件预处理；涂层预置处理：利用有机溶剂将成分为fe、ni或cr、ni的金属粉末以等摩尔配比混合成糊状，涂覆在预处理后的工件表面，然后将涂敷有金属粉末涂层的工件干燥；对涂层预置处理后的工件进行脉冲激光表面熔覆处理；获得表面具有fenitix或crnitix中熵合金涂层的工件，其中x＝1～2；该专利技术提供的在纯钛板材表面制备中熵合金涂层的方法，符合纯钛板材的性能变化规律，可有效改善纯钛板材的显微硬度及强度等力学性能，使其硬化层深度达400-500μm，且组织更加细小均匀，并且该方法过程操作方便，设备简单，经济实用，技术可靠，效率高，质量稳定，可实现较好的经济效益。
3、然而传统的钛合金在长期使用中会面临一些问题，如磨损引发的炎症、过敏，甚至癌症；弹性模量与人体骨骼差异较大导致的“应力屏蔽”现象，从而引发骨骼退化和功能丧失；当前市面上最常见的医用钛合金是tc4，但其弹性模
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种纯钛表面医用ti-sn-mo合金涂层的制备方法，解决现有技术中存在的弹性模量与人体骨骼差异较大导致的“应力屏蔽”现象，从而引发骨骼退化和功能丧失；当前市面上最常见的医用钛合金是tc4，但其弹性模量超过100gpa，远高于人体骨骼，并且其中的al和v元素对细胞有毒性的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提供了一种纯钛表面医用ti-sn-mo合金涂层的制备方法，采用激光熔覆技术在纯钛表面熔覆ti-10sn-xmo(x＝5、10、15、20，wt％)合金涂层，具体步骤包括：
4、步骤1.材料准备，使用球形ti粉、类球形sn粉和类球形mo粉分别按照ti-10sn-xmo(x＝5、10、15、20，wt％)比例混合；
5、步骤2.基材处理，使用中等强度的ta1纯钛板材作为基材，对基材进行打磨抛光和预热处理；
6、步骤3.激光熔覆，采用波长为1080nm的激光机进行熔覆，使用同轴送粉方式实时控制粉末流量和涂层厚度，保护气体采用高纯氩气；
7、步骤4.冷却和检测，将合金涂层放在加热炉上随炉冷却，避免基材与涂层冷却速度差别太大导致涂层开裂；
8、步骤5.按照ti-10sn-xmo(x＝5、10、15、20，wt％)配比调整粉末占比，重复步骤1-4操作。
9、本专利技术进一步地设置为，步骤1中，将粉末按比例配置完成后在立式行星球磨机进行混合，转速200-300r/min，球磨时间为2-3h，将粉末混合均匀；
10、本专利技术进一步地设置为，在纯钛表面熔覆ti-10sn-xmo合金涂层过程中所用熔覆层粉末均为单质粉，包括：球形ti粉(纯度>99.4％，粉末粒度为70μm～120μm)、类球形sn粉(纯度>99.6％，粉末粒度为60μm～90μm)和类球型钼粉(99.99％，粉末粒度60μm～80μm)，粉末中还含有其他杂质，通过eds能谱扫描发现杂质主要为c、o和si之类；
11、本专利技术进一步地设置为，打磨抛光阶段采用4寸的碳化硅百叶片对纯钛表面进行打磨，用乙醇擦去多余磨屑，至显现出金属光泽，避免杂质影响熔覆层性质；
12、本专利技术进一步地设置为，步骤2中预热温度为400℃；
13、本专利技术进一步地设置为，步骤3的激光熔覆步骤包括：
14、首先将预热好的基材从加热炉中取出，放在工作台上；
15、粉末装进送粉器中，调整激光功率2000w和速度6mm/s；
16、开始时先开启保护ar气，随后等粉末流出后开启激光，激光束使粉末在基材表面迅速升温至高于熔点的温度；
17、熔化熔融形成液态池，通过表面张力和毛细现象，液态池在材料表面扩展，并逐渐凝固形成一层均匀致密的熔覆层；
18、在此期间可以使用护目镜观察激光熔池的状态，其上不断有气泡冒出，这是粉末熔化后的气体排出，良好的熔池状态可以避免合金气孔；
19、本专利技术进一步地设置为，激光熔覆过程，激光功率为2000w，扫描速度为6mm/s；
20、本专利技术进一步地设置为，激光熔覆过程，保护气采用ar，气流量为10(l/min)，送分速率为1.3(r/min)，离焦量为40mm，搭接率为50％。
21、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
22、本专利技术，采用ti-sn-mo合金涂层通过激光熔覆技术制备，提高了涂层的耐磨性，减少了材料磨损和宿主反应，并通过引入mo元素，降低了ti-sn-mo合金涂层的弹性模量，使其与人体骨骼更加接近，减少了应力屏蔽现象；
23、本专利技术，区别传统的tc4合金，其中含有对细胞有毒的al和v元素；本申请采用ti-sn-mo合金涂层，不含有毒元素，提高生物相容性；并以激光熔覆技术实现更好的冶金结合，减少了孔隙率和夹杂物，通过快速加热和冷却制备出细致的微观结构，提高涂层的耐磨性和硬度；
24、本专利技术，采用与涂层热膨胀系数和熔点接近的纯钛基材，并进行预热处理，减少了开裂风险，同时成本较低；
25、解决了现有技术中存在的弹性模量与人体骨骼差异较大导致的“应力屏蔽”现象，从而引发骨骼退化和功能丧失；当前市面上最常见的医用钛合金是tc4，但其弹性模量超过100gpa，远高于人体骨骼，并且其中的al和v元素对细胞有毒性的问题。
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1.一种纯钛表面医用Ti-Sn-Mo合金涂层的制备方法，其特征在于，采用激光熔覆技术在纯钛表面熔覆Ti-10Sn-xMo(x＝5、10、15、20，wt％)合金涂层，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种纯钛表面医用Ti-Sn-Mo合金涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，将粉末按比例配置完成后在立式行星球磨机进行混合，转速200-300r/min，球磨时间为2-3h，将粉末混合均匀。
3.根据权利要求2所述的一种纯钛表面医用Ti-Sn-Mo合金涂层的制备方法，其特征在于，在纯钛表面熔覆Ti-10Sn-xMo合金涂层过程中所用熔覆层粉末均为单质粉，包括：球形Ti粉(纯度>99.4％，粉末粒度为70μm～120μm)、类球形Sn粉(纯度>99.6％，粉末粒度为60μm～90μm)和类球型钼粉(99.99％，粉末粒度60μm～80μm)。
4.根据权利要求3所述的一种纯钛表面医用Ti-Sn-Mo合金涂层的制备方法，其特征在于，打磨抛光阶段采用4寸的碳化硅百叶片对纯钛表面进行打磨，用乙醇擦去多余磨屑，至显现出金属光泽。
6.根据权利要求5所述的一种纯钛表面医用Ti-Sn-Mo合金涂层的制备方法，其特征在于，步骤3的激光熔覆步骤包括：
7.根据权利要求6所述的一种纯钛表面医用Ti-Sn-Mo合金涂层的制备方法，其特征在于，激光熔覆过程，激光功率为2000W，扫描速度为6mm/s。
8.根据权利要求7所述的一种纯钛表面医用Ti-Sn-Mo合金涂层的制备方法，其特征在于，激光熔覆过程，保护气采用Ar，气流量为10(L/min)，送分速率为1.3(r/min)，离焦量为40mm，搭接率为50％。
...【技术特征摘要】
1.一种纯钛表面医用ti-sn-mo合金涂层的制备方法，其特征在于，采用激光熔覆技术在纯钛表面熔覆ti-10sn-xmo(x＝5、10、15、20，wt％)合金涂层，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种纯钛表面医用ti-sn-mo合金涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，将粉末按比例配置完成后在立式行星球磨机进行混合，转速200-300r/min，球磨时间为2-3h，将粉末混合均匀。
3.根据权利要求2所述的一种纯钛表面医用ti-sn-mo合金涂层的制备方法，其特征在于，在纯钛表面熔覆ti-10sn-xmo合金涂层过程中所用熔覆层粉末均为单质粉，包括：球形ti粉(纯度>99.4％，粉末粒度为70μm～120μm)、类球形sn粉(纯度>99.6％，粉末粒度为60μm～90μm)和类球型钼粉(99.99％，粉末粒度60μm～80μm)。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：疏达，李永昆，汤勇，吴郁，胡茂友，王建新，杨强，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：
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