一种抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医疗器械领域的一种陶瓷股骨头及其制作方法，尤其涉及一种使陶瓷股骨头的质量、结构和性能等都能极大提高的抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头及其制作方法。
【背景技术】
[0002]股骨头就是支撑身体上半部分的两根骨头，具体位置在骨盆下方，骨盆那里一边一个髋白，两个股骨头正好和髋白配合，起到支撑上体的作用。股骨是人体最重要的骨骼，股骨头更为重要，人的直立行走、活动、劳动都依靠股骨头的支撑作用，所以股骨头也是最容易受伤的部位。股骨头受伤后，陶瓷股骨头是人工髋关节置换的重要材料。
[0003]现有技术中的陶瓷股骨头容易破裂，其结构图1所示，包括陶瓷股骨头圆锥孔6、锥孔小端7、股骨头底部8、传统陶瓷股骨头主体9，该结构的股骨头内部一直承受身体质量张应力的作用，再加上陶瓷股骨头中圆锥孔与颈圆锥形柱配合而产生的应力，且股骨头底部受到的张力最大，当患者行走时因跌、撞、碰、冲产生冲击力的作用，加大内部的张应力，导致传统的陶瓷股骨头容易破裂，从而患者不得不再次更换股骨头，不仅增加了患者的痛苦，也提高了治疗成本。
[0004]因此，希望提供一种新型结构陶瓷股骨头，克服传统陶瓷股骨头因结构不合理而造成的破裂现象。
【发明内容】
[0005]为此，本发明提出了一种可以解决上述问题的至少一部分的新型抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头及其制作方法。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头，包括金属陶瓷股骨头主体和一体式金属结构件，
[0007]所述一体式金属结构件设置在所述金属陶瓷股骨头主体的底部，并与所述金属陶瓷股骨头主体形成一个整体结构的抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头。
[0008]可选地，根据本发明的一个实施方式，所述一体式金属结构件包括金属锥孔套、金属卡箍环和金属连接环，
[0009]所述金属锥孔套和所述金属卡箍环通过所述金属连接环相连接，
[0010]所述金属锥孔套的内壁所形成的腔体呈锥孔状。
[0011]可选地，根据本发明的一个实施方式，所述金属陶瓷股骨头主体按体积百分比包括:60?70%的Al2O3陶瓷颗粒和30?40%的合金粉末，
[0012]所述金属陶瓷股骨头主体按密度换算成重量百分比包括:40?50%的Al2O3陶瓷颗粒和50?60%的合金粉末。
[0013]可选地，根据本发明的一个实施方式，所述合金粉末按重量百分比包括:85?90% 的 CoCrMo 合金、1.5 ?2 % 的 T1、1.5 ?2 % 的 Zr、1.5 ?2 % 的 Ta、1.5 ?2 % 的 Nb、3?5%的Al和I?2%的B。
[0014]可选地，根据本发明的一个实施方式，所述一体式金属结构件的材料为CoCrMo合金。
[0015]所述合金粉末和所述一体式金属结构件中的CoCrMo合金均符合GB12417标准。GB12417-1990标准是“外科金属植入物通用技术条件”。
[0016]根据本发明的另一个方面，提供了一种抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头的制作方法，包括
[0017]步骤一:预制一体式金属结构件；
[0018]步骤二:将所述一体式金属结构件设置在陶瓷模具中，
[0019]将Al2O3陶瓷颗粒和合金粉末形成的混合物加入到所述陶瓷模具内并包覆在所述一体式金属结构件的周围，形成预焊件；
[0020]步骤三:在真空扩散炉中，将所述预焊件扩散焊接，再经冷却、出炉、拆除模具后，即得到所述抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头。
[0021]可选地，根据本发明的一个实施方式，步骤一中所述一体式金属结构件包括金属锥孔套、金属卡箍环和金属连接环，
[0022]所述金属锥孔套和所述金属卡箍环通过所述金属连接环相连接，
[0023]所述金属锥孔套的内壁所形成的腔体呈锥孔状。
[0024]可选地，根据本发明的一个实施方式，步骤三扩散焊接所述预焊件时，真空度为5Xl(T3Pa，压力为5?20MPa，温度为1150?1180°C，时间为3?6h。
[0025]可选地，根据本发明的一个实施方式，步骤二所述混合物中，所述Al2O3陶瓷颗粒为30?100目，所述合金粉末为100?300目。
[0026]可选地，根据本发明的一个实施方式，所述Al2O3陶瓷颗粒占所述混合物重量百分比的40?50%，
[0027]所述合金粉末占所述混合物重量百分比的50?60%。
[0028]本发明提供的抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头及其制作方法至少能够极大提高陶瓷股骨头的质量、结构和性能。
【附图说明】
[0029]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中:
[0030]图1是传统易破裂的陶瓷股骨头的结构示意图。
[0031]图2是本发明不破裂的金属陶瓷股骨头总体结构示意图。
[0032]图3是本发明不破裂的金属陶瓷股骨头主体剖面示意图。以及
[0033]图4是本发明金属陶瓷股骨头内部一体式金属锥孔套、卡箍环、连接环结构示意图。
[0034]其中:金属陶瓷股骨头主体1、金属锥孔套2、金属卡箍环3、金属连接环4、腔体5、陶瓷股骨头圆锥孔6、锥孔小端7、股骨头底部8、传统陶瓷股骨头主体9。
【具体实施方式】
[0035]本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的【具体实施方式】的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
[0036]下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
[0037]根据图2和图3所示，本发明提供了一种抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头，包括金属陶瓷股骨头主体I和一体式金属结构件，所述一体式金属结构件设置在所述金属陶瓷股骨头主体I的底部，并与所述金属陶瓷股骨头主体I形成一个整体结构的抗磨损、不破裂的新型金属陶瓷股骨头。图4所示，所述一体式金属结构件包括金属锥孔套2、金属卡箍环3和金属连接环4，所述金属锥孔套2和所述金属卡箍环3通过所述金属连接环4相连接，所述金属锥孔套2的内壁所形成的腔体5呈锥孔状。
[0038]传统易破裂的陶瓷股骨头如图1所示，包括陶瓷股骨头圆锥孔6、锥孔小端7、股骨头底部8、传统陶瓷股骨头主体9。该结构脆弱、易裂，为改变其底部薄弱环节，本发明创造性地在其底部预置一个连接成一体的金属锥孔套2与金属卡箍环3、金属连接环4，并与金属陶瓷股骨头主体I形成一个整体的金属陶瓷股骨头；其内部形成一个镶套式金属圆锥孔(即腔体5)，代替陶瓷圆锥孔，使内壁承受的是小的平均张应力，向其小端(锥孔上端)方向突然的冲击力对它并无大的影响，以抵消薄弱环节处大的内张应力，使其底部不因冲击力产生微观变形引起微裂纹源张口，增强防破裂效果。
[0039]经过上述改进，本发明提供的新型结构陶瓷股骨头，能够克服传统陶瓷股骨头因结构不合理而造成的破裂现象，同时能够减少患者因置换股骨头带来的痛苦，并且降低患者的经济压力。
[0040]传统的陶瓷股骨头一般采用氧化铝陶瓷制成。氧化铝陶瓷股骨头和髋臼衬，虽具有高硬度，耐磨损，有良好的生物相容性，使其成为人工髋关节的首选材料。但是氧化铝陶瓷的脆性在使用中尤显突出，受冲击力的作用容易破裂失效而被迫再次施行手术。股骨头内部承受张应力，是破裂的主要原因，而受张应力的最大部位是股骨头底部，是破裂的次要原因，为薄弱环节。当球头受冲击力的作用，破裂的几率显著增加。文献推荐抗断裂韧性好的氧化铝陶瓷其成分是:A1203(82% )+ZrO2 (17% )+SrO(l% )，经热加工结晶后，由于ZrO2的晶粒增加了强度，提高Al2O3基体的抗断裂韧性一倍多，但这并不会减少基体结晶的微观缺陷，也不能减小多晶质弯曲变形差和弹性低的性质，仍旧会发生破裂。因此必须寻求陶瓷股骨头不破裂的新技术举措为追求的目标。
[0041]陶瓷具有高硬度，所以抗磨损性亦高，但仍有微观的磨损量是由多晶质特性造成的。多晶质之间生成小的微观缺陷并组成晶粒之间生成大的微观缺陷。这些缺陷正是陶瓷头臼受力处产生微观变形的根源。陶瓷股骨头内部虽有无数微裂纹源，使它不起作用，陶瓷股骨头是不会破裂的。其实，该