一种铜钛基生物材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108998684A(43)申请公布日2018.12.14(21)申请号201810790917.4(22)申请日2018.07.18(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人何正员柯尊瑜王修昌蒋业华(51)Int.Cl.C22C1/02(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22C30/02(2006.01)A61L27/04(2006.01)A61L27/06(2006.01)A61L27/54(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种铜钛基生物材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种铜钛基生物材料的制备方法，属于生物医用材料制备领域。本发明所述方法为：按Ti:41～80%，Nb:15%~34%，Zr:8%~15%，Cu:2%~10%的质量百分比，分别称取Ti、Nb、Zr和Cu的金属锭；先将熔点较高的Ti、Nb、Zr金属锭熔炼，然后与Cu的金属锭一起熔炼，随炉冷却即得到Ti-Nb-Zr-Cu金属铸锭。本发明制备得到抗菌钛合金生物材料的抗压强度为970～1400MPa，弹性模量为35～58GPa，接近于人骨弹性模量（10~30GPa）；植入体中含有杀菌元素Cu，能防止移植体手术移植过程中的感染，可用于人体硬组织替代和修复；此制备过程洁净、工艺简单、成本低廉，易于实现工业化生产。CN108998684ACN108998684A权利要求书1/1页1.一种铜钛基生物材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）按Ti:41～80%，Nb:15%~34%，Zr:8%~15%，Cu:2%~10%的质量百分比，分别称取Ti、Nb、Zr和Cu的金属锭，真空干燥，备用；（2）将步骤（1）中所得Ti、Nb、Zr金属锭放入电弧熔炼炉的一个熔池中，将Cu金属锭放入-3-4电弧熔炼炉的另一个熔池中，封闭电弧熔炼炉的腔室并抽真空至1×10~1×10Pa，然后充入高纯氩气至0.06~0.04MPa；在高纯氩气气氛下引弧，调节熔化电流为250A~350A，磁搅拌电流为10~15A，先熔炼Ti、Nb、Zr金属锭，翻转熔化的金属铸锭，反复熔炼4~6次，待金属完全熔化并充分混合均匀后关闭电弧，随炉冷却获得成分均匀的Ti-Nb-Zr合金；（3）将步骤（2）所得的Ti-Nb-Zr合金铸锭放入放置Cu金属锭的熔池中，然后抽真空至1-3-4×10~1×10Pa，将熔炼Ti、Nb、Zr金属锭所产生的废气抽出，充入高纯氩气至0.06~0.04MPa；在高纯氩气气氛下引弧，调节熔化电流在180A~250A，磁搅拌电流为10~15A，反复熔炼，待金属完全熔化并充分混合均匀后关闭电弧，所得的金属铸锭在惰性气氛下随炉冷却至室温后取出，得到Ti-Nb-Zr-Cu金属铸锭。2.根据权利铜钛基生物材料的制备方法，其特征在于：钛块的纯度为99.995%、铌金属锭的纯度为99.95%、锆金属锭的纯度为99.5%、铜金属锭的纯度为99.995%。3.根据权利要求1所述含铜钛基合金生物材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（3）中充入的氩气纯度为99.999%。2CN108998684A说明书1/4页一种铜钛基生物材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种铜钛基生物材料的制备方法，属于生物医用材料制备技术领域。背景技术[0002]随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，钛及钛合金因为具有较好的力学性能优势：密度低、质轻、抗腐蚀性、无磁性、韧性好，而被广泛运用于生物医用领域，生物医用钛合金的需求量因此快速增长，然而，许多纯钛及钛合金在实际医疗过程中发现仍然存在许多问题，已被广泛运用的纯Ti及TC4等医用钛合金中由于V和Al存在有毒性和致病性，导致病人在术后产生中毒和感染现象，文献（MKikuchi,MTakahashi,OOkuno.ElasticmoduliofcastTi–Au,Ti–Ag,andTi–Cualloys.《DentalMaterials》,2006,22,（7）:641-646）通过真空电弧熔炼的方法在高纯度钛里加入抗菌性元素铜，得到的生物材料具有良好的抗菌性，但是随着铜含量的增加，合金的弹性模量也在增加，纯钛的弹性模量约为110GPa，当铜含量增加到10％的时候，合金的弹性模量约为120GPa，作为医用植入体不利于骨与骨之间的应力传递，容易产生“应力屏蔽”现象，另一方面，纯钛的强度、抗塑性变形能力、抵抗断裂能力较低，从而限制了作为它植入体在较大承载部位的使用。[0003]目前针对提高生物材料的抗菌性和力学性能已经展开了大量的研究。文献（MasatoshiTAKAHASHI,MasafumiKIK