一种大块钛铜钙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CN105803254A(43)申请公布日2016.07.27(21)申请号201610186113.4(22)申请日2016.03.29(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)发明人何正员张磊张玉勤单文瑞谭军蒋业华周荣(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种大块钛铜钙生物材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种大块钛钙铜生物材料的制备方法，属于生物医用材料制备技术领域。本发明所述生物材料由钛、铜和钙组成，将Ti锭、Cu锭和Ca锭按成分配比称取后，将Cu锭与Ca锭置于电弧熔炼炉中同一个熔池，Ti锭置于另一个熔-4-3池，待系统抽真空至在1×10~1×10Pa，充入高纯氩气后，先熔炼Cu锭和Ca锭，待其合金化后，置Cu-Ca合金锭于Ti锭的熔池中，然后继续熔炼，熔炼完毕后随炉冷却至室温取样，随后将试样经过退火处理即得大块钛铜钙生物材料；本发明所述制备得到钛铜钙生物材料的弹性模量低、强度高；植入体中含有杀菌元素Cu以及生物活性元素Ca，既能防止移植体手术移植过程中的感染，又能通过生物活性元素Ca诱导细胞生长，增加移植体的生物活性，可用于人体硬组织替代和修复。CN105803254ACN105803254A权利要求书1/1页1.一种大块钛铜钙生物材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）按Ti85～97%、Cu1～5%、Ca1～10%的质量百分比，分别称取Ti、Cu、Ca金属锭，将金属锭放入真空干燥箱，备用；（2）将步骤（1）所得Cu锭和Ca锭放入电弧熔炼炉的一个熔池中，Ti锭置于另一个熔池-3-4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0.05~0.03MPa；在高纯氩气气氛下起弧，调节熔化电流为150A~300A，磁感应电流为5~20A，先熔炼Cu、Ca锭，待其合金化后关闭电弧冷却，然后用机械手置Cu-Ca合金于Ti锭熔池中继续熔炼，待金属完全熔化并充分混合均匀后关闭电弧，采用机械手翻转熔化的金属铸锭，反复熔炼2~4次；（3）将步骤（2）所得的金属铸锭在惰性气氛下随炉冷却至室温后取出，得到大块状金属铸锭；（4）将步骤（3）得到的大块铸锭置入真空管式炉，首先将管式炉抽真空至5Pa~20Pa，然后充入高纯氩气，在惰性气氛保护下，铸锭随炉加热至500~650℃，保温5~10min后随炉冷却至室温取出，即可得到大块状钛铜钙生物材料。2.根据权利要求1所述钛铜钙生物材料的制备方法，其特征在于：钛锭的纯度≥99.9%、铜锭的纯度≥99.9%、Ca锭的纯度≥99.99%。3.根据权利要求1所述钛铜钙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≥99.999%。2CN105803254A说明书1/4页一种大块钛铜钙生物材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种大块钛铜钙生物材料的制备方法，特别是一种利用电弧熔炼法制备生物材料的方法，属于生物医用材料制备技术领域。背景技术[0002]目前临床应用的人造生物医用金属材料中，钛及钛合金力学性能优异，应用范围较广。钛及钛合金被认为是人工关节、脊柱矫形内固定系统、牙种植体等硬组织替代和修复的首选材料，其中，医用纯Ti的应用较为广泛。Ti虽然无毒但生物活性较差，无法与周围骨组织形成有效的化学键合，从而会限制了Ti的临床应用。此外，在实际手术过程中，手术操作或者植入体本身的细菌性感染无可避免，这将导致植入体在植入生物体内较长一段时间都需要通过抗炎症药物辅助控制感染，因个体差异不同，这种感染可能会造成植入体与周围骨组织之间的适应过程延长或者影响植入体的使用寿命。[0003]目前在钛及合金中加入磷酸钙（Ca3(PO4)2）或者磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2）等化合物，采用混合制备或者表面涂层改性等手段（粉末冶金、等离子喷涂、电化学沉积、激光熔覆等手段）制备能明显的改善材料的生物活性。但是在生物活性提高的同时，钛及合金中也引入了大量的氧，而氧的大量引入会导致钛的力学性能显著下降（YuQ,LiangQ,TsuruT,etal.Metallurgy.Originofdramaticoxygensolutestrengtheningeffectintitanium.Science,2015,347(6222):635-639.），影响Ti移植体的使用寿命和治疗效果。发明内容[0004]本发明针对目前医用钛改性过程中存在的问题，如生物活性与抗菌性不兼备以及氧的引入等，提供了一种大块状钛铜