一种医用植入体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种医用植入体及其制备方法，涉及医学生物和材料加工领域，本发明专利技术的医用植入体包括植入体、涂层，其特点是在植入体的表面涂有钽涂层，钽涂层为钽单质材料、钽合金材料或钽／陶瓷复合涂层材料中的一种。本发明专利技术的制备方法包括采用喷砂器械对植入体的待喷涂区域进行喷砂预处理和清洗；然后在植入体的待喷涂区域喷涂钽涂层，喷涂采用等离子喷涂装置进行。本发明专利技术具有生物相容性好、制备工艺简单、生产效率高、生产成本低廉、基体可选范围广、工艺可控性好、对基体组织影响小及涂层粗糙度高、厚度和气孔率较宽的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医用植入体
，具体涉及一种医用涂层材料及其制备方法。
技术介绍
作为植入体用的医学生物材料，其基本的要求除了生物功能性和生物相容性，当 然还必须具有一定的多孔性，以便生物新生组织长入材料孔隙形成牢固结合。长期以来，医 学上已经临床应用了许多植入材料，包括金属、陶瓷、有机高分子聚合物等，其中金属材料 因其所具有良好的高强度、高硬度以及较好的韧性和抗冲击性，还具有多孔陶瓷和多孔有 机高分子聚合物不可比拟的强度和塑性组合，在人体承载部位骨组织的应用尤为重要，成 为临床医学领域广泛使用的材料之一，通过特定的工艺方法制备多孔金属材料，可以极大 地提高植入体的生物相容性。医学生物材料成为世界科研的热点领域，特别是在植入体的材料方面已经产生 了很多新的研究成果，与常规的不锈钢及钛等材料相比，这些材料具有独特的优点。瑞 典艾斯特勒科技公司在中国申请的名称为《一种医用假体器件或医用移植物》(专利号 ZL01820238. 1)的专利技术专利中描述了一种医用假体器件，该医用假体器件主要由钛或其合 金、锆或其合金、钽或其合金、铪或其合金、铌或其合金和铬-钒合金组成基体，其中金属基 体材料表面涂有一层选自氢化钛、氢化锆、氢化钽、氢化铪、氢化铌和氢化铬和/或氢化钒 的氢化物材料，且氢化物材料层包含一种或多种与其相结合的生物分子物质，该器件或移 植物虽然改进了生物相容性，但是其制备工艺相对复杂、成本较高，应用推广较困难。德国 W. C.贺利氏股份有限公司在中国申请的名称为《改进的用于医用器械和移植物的金属合 金》(专利号ZL200410003878.7)专利技术专利中描述了一种改进的用于医用器械和移植物的 金属合金，该合金是由铌、钽以及选自锆、钨、或钼中至少一种元素构成的高强度、低膜数的 金属合金，虽然具有出色的生物相容性、不穿透射线性以及MRI兼容性，但是该种材料的密 度较高、患者的负荷较重，应用效果不够理想。钽是一种高熔点金属，具有良好的机械强度、弹性模量以及耐蚀性等性能，已经广 泛应用于航空、航天、电子、机械和化工等领域。由于钽金属或合金的密度大、价格高，不适 于单独用作植入体本体材料，但是作为潜在的生物涂层材料，它具有良好的力学综合性能 及耐蚀性。目前，已经有学者对Ta金属和Ti - 25Ta合金等作为植入体材料进行过相关生 物学实验，结果表明钽与体液不反应、对肌体组织无刺激，具有很好的生物相容性，可以应 用于人体骨组织的替代植入。现有的钽涂层生物材料制备方法主要采用固态烧结、熔体凝固、化学气相沉积和 电沉积等方法，这些制备方法不但工艺复杂、生产效率低、价格昂贵，而且在生产过程中还 容易混入杂质元素，特别是涂层的厚度薄、硬度高和孔隙率低，但是钽涂层的硬度过高会加 剧与之接触部位组织的磨损，低孔隙率对人体组织在植入体中的牢固生长又有一定的限 制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供。本专利技术的医用植入体，包括植入体、涂层，其特点是在植入体的表面涂有钽涂层， 钽涂层为钽单质材料、钽合金材料或钽/陶瓷复合涂层材料中的一种。植入体采用不锈钢、 碳钢、纯铁、纯钛或钛合金中的一种。所述钽涂层的厚度范围为0. 1 mnT2.0 mm，孔隙率的体积百分比范围为10 % 60%。本专利技术的医用植入体的制备方法，依次按以下步骤进行1)首先采用喷砂器械对植入体的待喷涂区域进行喷砂预处理，然后再用压缩空气或酒 精进行清洗；2)在植入体的待喷涂区域喷涂钽涂层，喷涂采用等离子喷涂装置进行，喷涂过程为间 歇式分多次进行；等离子喷涂的工艺参数范围为等离子弧电压40 V飞0 V、电流500 A^SOO A、喷涂距离 100 mnT200 mm。上述医用植入体的制备方法中的步骤2)中的等离子喷涂采用电弧喷涂替代，电弧喷 涂工艺参数为电弧电压30V 50 V、雾化气体压力0. 2 MPa 1. 0 MPa、喷涂距离150匪 250匪。上述医用植入体的制备方法中的步骤2中喷涂钽涂层的原料形式为粉末状或丝 材。本专利技术的医用植入体的制备方法，通过喷涂工艺参数的调整，控制钽粒子在飞行 过程中的温度和速度，进而通过涂层孔隙率的变化来调整涂层材料的硬度、抗拉结合强度 和弹性模量等力学性能，以匹配植入处人体组织的力学性能。在本专利技术的医用植入体的制 备方法中，通过喷涂工艺参数的调整，钽涂层的孔隙率可以在较宽的范围内变化，例如等离 子喷涂方法制备的钽涂层孔隙率体积百分比范围在10% 50%之间，电弧喷涂方法制备的 钽涂层孔隙率体积百分比范围在20% 60%之间。根据本专利技术的制备方法，通过多次间歇热喷涂，可以降低涂层中的残余应力，制备 厚度范围较宽的钽涂层。例如通过多次间歇喷涂，每次间歇2飞分钟等待基体温度下降到 30° (Γ50° C，然后再次继续喷涂，钽涂层的厚度最终可以达到0. 1 mnT2. 0mm。本专利技术的医用植入体及其制备方法的制备工艺简单、生产效率高、成本低廉。在保 证材料结合强度和硬度的基础上获得涂层厚度范围较大、气孔率和粗糙度较高的多孔钽涂 层材料，本专利技术制备的医用钽涂层材料具有较少的氧含量和较高的力学综合性能。附图说明图1为本专利技术的医用植入体的实施例1的结构示意图。图2为本专利技术的医用植入体的实施例1中的钽涂层的截面金相照片。图3为本专利技术的医用植入体的实施例2中的钽涂层的截面金相照片。图4为本专利技术的医用植入体的实施例7的结构示意图。图中，1.植入体 2.钽涂层 3.生物陶瓷涂层。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但是本专利技术不仅限于这些实施例所介绍的范围。实施例1图1为本专利技术的医用植入体的实施例1的结构示意图。从图1中可以看出，本专利技术的 医用植入体的结构，植入体1采用ICrlSNiOTi不锈钢基体材料，植入体1与钽涂层2紧密 结合。图中植入体1的形状应该为与植入部位的人体骨骼的形状相适应，本实施例用圆柱 形表示植入体1的结构，钽涂层2的形状也与植入体1的形状相同。图2为本专利技术的医用植入体的实施例1中的钽涂层的截面金相照片，图中黑色部 分为孔隙，白色部分为钽涂层。采用粒度1165 mm的氧化铝(白刚玉)在0.3 MPa压力的压 缩空气下对ICrlSNiOTi不锈钢基体进行喷砂处理，然后以粒度88 mm的冶金一级钽粉为涂 层原料，以氩气为主气、氢气为辅气，采用大气等离子喷涂工艺参数等离子弧电压50 V、电 流540 A、送粉速率45 g/min、喷涂距离150 mm，可以得到孔隙率体积百分比为50%的钽涂 层；通过多次间歇式喷涂，每次间歇2飞分钟等待基体温度下降到30 ° (Γ50 ° C，然后继 续喷涂，钽涂层的厚度可以达到0.05 mm 2. 0 mm，涂层的抗拉结合强度及粗糙度测试结果 见表1。表1涂层性能测试结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医用植入体，包括植入体、涂层，其特征在于：在植入体的表面涂有钽涂层，钽涂层为钽单质材料、钽合金材料或钽／陶瓷复合涂层材料中的一种。

【技术特征摘要】
一种医用植入体，包括植入体、涂层，其特征在于在植入体的表面涂有钽涂层，钽涂层为钽单质材料、钽合金材料或钽/陶瓷复合涂层材料中的一种。2.根据权利要求1所述的医用植入体，其特征在于植入体采用不锈钢、碳钢、纯铁、纯 钛或钛合金中的一种。3.根据权利要求1所述的医用植入体，其特征在于所述钽涂层的厚度范围为0.1 mnT2.0 mm，孔隙率的体积百分比范围为10% 60%。4.一种用于权利要求1所述的医用植入体的制备方法，其特征在于依次按以下步骤进行1)首先采用喷砂器械对植入体的待喷涂区域进行喷砂预处理，然后再用压缩空气或酒 精进行清洗；2)在植...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋驰，李嵘，王述钢，王嘉勇，胡凤云，杨帆，
申请(专利权)人：四川材料与工艺研究所，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]