专利名称：多孔钛生物涂层骨植入体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及多孔钛生物涂层骨植入体的制造。
钛及钛合金以其优良的生物相容性，耐腐蚀性及质量轻、强度高与骨相近的弹性模量等特点，已作为人工骨、关节、牙齿根、血管、矫形植入体的优良材料。为将骨植入体达到永久性和半永久性生物固定，将植入体表面用钛及钛合金制成多孔状或珊瑚状表面，达到骨组织及人体组织的长入和再生融合，从而使骨植入体不发生松动及脱落。鉴于上述原因，多孔及珊瑚状钛生物涂层被开发，日本专利JP62,174,302报道，将钛合金粉与钛合金基材粘结后在摄氏1350度下，真空烧结5小时，从而形成多孔钛合金表面涂层。美国专利US4,650,109也报道制造多孔表面的方法是采用粘结剂加热到β相变温度制造。JP04,141,163也报道在摄氏950度烧结4小时制造多孔表面涂层的骨植入体。上述制造方法都需要予先粘合到基材上，往往与植入体基材结合强度受到影响，而且要在高温高真空条件下操作，成本高，操作复杂。
本发明的目的是提供一种多孔钛生物涂层骨植入体及其制造方法，可以克服上述缺点，本发明钛及钛合金多孔和珊瑚状涂层与基材为冶金结合，强度提高，性能稳定，适宜骨组织长入，制造操作简单，成本低，可以作成人工骨关节、人工骨骼、接骨板、髓内钉、椎弓钉、齿根、螺钉或其它形式的多孔骨植入体。
本发明是以钛、钛合金或不锈钢为基材和多孔钛及钛合金涂层构成，所说的涂层是商业纯钛、钛合金形成的多孔钛生物涂层。
本发明制造方法包括下述步骤将植入体的基材金属材料经清洗、喷砂后，用氧-乙炔火焰喷涂或等离子喷涂，用氩气作保护气，将钛-铝混合粉或钛合金-铝混合粉喷涂于已经钛粉打底的表面，也可以不用钛粉打底，直接喷涂于钛或钛合金为基材的表面，在不锈钢表面喷涂时要用300目左右钛粉打底。钛粉或钛合金粉的粒度为80-280目，铝粉的粒度为80-200目，最好为100-180目。钛、铝粉的重量比为2.7-6.5∶1，最好为3.1∶1。
本发明所说的金属基材可以是商业纯钛TA3、TA4，钛合金(Ti-6Al-4V)，不锈钢316L、317L。涂层的孔径可以从50微米-450微米，孔隙率30-45％(体积比)，与基材为冶金结合，结合强度可达25Mpa-45Mpa。
本发明所说的钛-铝混合粉喷涂厚度是200微米-800微米。喷涂后，浸泡于碱溶液(30-40％的氢氧化钠或氢氧化钾)中，于摄氏25-65度下反应5-24小时，最好在10小时以上。反应后充分清洗，然后在摄氏400-600度下氩气保护或真空干燥2-10小时，最后得到多孔的珊瑚状的钛生物涂层骨植入体。
本发明可用于制造多孔钛生物涂层的人工关节、人工骨骼、椎弓钉、髓内钉、接骨板、螺钉、齿根等多种矫形材料，本发明制造的人工植入体适宜骨组织长入，可与骨组织形成优良的骨性结合，从而达到永久性或半永久性生物内固定。本发明强度高，性能稳定，制造方法操作简单，成本低。
本发明的突出的实质性的特点和积极效果可从下述实施例中得以体现，但是它们并不是对本发明作任何限制。
实施例1.
取120目商业纯钛粉81.5克，150目纯铝粉26克充分混合，将TA3纯钛材接骨板在超生波清洗机内除油清洗，用40＃钢玉砂进行表面喷砂处理。用氩气保护的氧-乙炔焰喷涂钛-铝混合粉(使用美国产5P喷枪)，厚度为400微米。配制浓度为40％的氢氧化钠溶液，在摄氏25度下将喷涂钛铝混合粉的接骨板浸入，逐渐升温至摄氏60度，反应24小时，取出充分清洗，并经表面整理后于摄氏600度与氩气保护下保温2小时，缓冷至室温，即得到多孔钛生物涂层的钛材接骨板。
实施例2.
配料同实施例1，基材为316L不锈钢接骨板，经除油、喷砂处理，在氩气保护下的氧-乙炔焰喷涂300目的钛粉，厚度40--80微米，接着喷涂钛-铝混合粉。其余操作同实施例1，得到多孔钛生物涂层的不锈钢接骨板。
实施例3.
配料同实施例1.基材为TA4钛制髓内钉，经除油、喷砂处理，直接喷涂钛铝混合粉，其余过程同实施例1，得到多孔钛生物涂层的钛材髓内钉。
权利要求
1.一种多孔钛生物涂层骨植入体，包括以钛、钛合金或不锈钢为基材和涂在基材表面的多孔钛或钛合金涂层构成，所说涂层的孔径是50微米-450微米，孔隙率30-45％；所说涂层与基材结合强度是25Mpa-45Mpa，其特征在于它的制造方法包括下述步骤(1)将骨植入体的钛、钛合金或不锈钢基材金属材料清洗、喷砂后，在氩气保护下，用氧-乙炔火焰或等离子将钛-铝混合粉或钛合金-铝混合粉喷涂于基材表面，钛与铝粉的重量比为2.7-6.5∶1；(2)于摄氏25-65度温度下，浸泡于碱溶液中，反应5-24小时；(3)水清洗，然后在摄氏400-600度的温度下，氩气保护或真空下干燥2-10小时，缓慢冷致室温，最后得到多孔的珊瑚状的钛生物涂层骨植入体。
2.按照权利要求1所说的多孔钛生物涂层骨植入体，其特征在于所说的不锈钢基材表面喷涂时先用300目钛粉喷涂打底。
3.按照权利要求1所说的多孔钛生物涂层骨植入体，其特征在于所说的钛粉或钛合金粉的粒度为80-280目；铝粉的粒度为80-200目。
4.按照权利要求1所说的多孔钛生物涂层骨植入体，其特征在于所说的钛与铝粉的重量比为3.1∶1。
5.按照权利要求3所说的多孔钛生物涂层骨植入体，其特征在于所说的铝粉的粒度为100-180目。
6.按照权利要求1所说的多孔钛生物涂层骨植入体，其特征在于所说的碱溶液是30-40％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
7.权利要求1所说的多孔钛生物涂层骨植入体，其特征在于所说的涂层是商业纯钛或钛合金Ti-6AL-4V的多孔钛生物涂层。
全文摘要
本发明涉及多孔钛生物涂层骨植入体的制造,以钛、钛合金或不锈钢为基材的多孔钛生物涂层骨植入体,与基材结合强度是25MPa—45MPa,制备方法是:在氩气保护下,用氧－乙炔火焰或等离子将钛－铝混合粉或钛合金－铝混合粉喷涂于基材表面,30—40%的碱液浸泡,水清洗,在摄氏400—600度下,氩气保护或真空干燥2—10小时即可,本发明强度高,性能稳定,制造方法操作简单,成本低。本发明用于制造多孔钛生物涂层的人工关节、椎弓钉、髓内钉、接骨板、螺钉、齿根等多种矫形材料,可与骨组织形成优良的骨性结合,从而达到永久性或半永久性生物内固定。
文档编号A61F2/28GK1250820SQ99123708
公开日2000年4月19日 申请日期1999年11月16日 优先权日1999年11月16日
发明者王昭宇, 成桂萍, 王铮, 王贤 申请人:王昭宇