专利名称：等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法
技术领域：
本发明涉及一种在钛铝合金表面涂敷羟基磷灰石涂层的方法，获得较高涂层结合强度的技术领域。
背景技术：
羟基磷灰石有良好的生物相容性，没有毒性。由于它的合成过程与人体骨组织矿化过程相似，羟基磷灰石能够与骨直接结合而达到真正的骨整合。但它本质上为脆性材料，抗弯强度和断裂韧性等性能指标低于人体的致密骨组织，限制了其作为承载条件下的长期使用。因此金属基涂层材料的研究应运而生。羟基磷灰石涂层假体目前在临床广泛应用，现有的涂层制备技术有等离子喷涂，离子束沉积法，激光熔敷法，放电等离子烧结，涂敷-烧结法等。但是随着临床翻修病例的增多，也显示出一些弊端，如涂层与金属基体之间的结合强度不足等。
发明内容
本发明的目的在于获得较高结合强度的钛铝基羟基磷灰石涂层材料。本发明的技术方案是等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，在涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金表面进行等离子熔覆，等离子熔覆法的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为O. 5-5mm/s，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为I. 0-3. O mm。等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，它的具体步骤如下
(I)将目数为300-400目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的3. 5-5%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的3. 5-5%，得到羟基磷灰石混合料；
(2 )将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为I. 0-3. 0mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金；
(3)将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在1200-1300°C的条件下烧结，保温O. 5-1小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为O. 5-5mm/s，得到钛铝基羟基磷灰石涂层。使用沉淀法制备羟基磷灰石粉末，经过洗涤、烘干、研磨、过筛，并和酒精甘油混合均匀后涂敷于经过腐蚀的钛铝合金表面，高温烧结后，再进行等离子熔覆，形成结合强度较高的涂层材料。该工艺稳定，易于形成大面积O 10cm2)、大厚度O I. OMm)的涂层材料。利用了钛铝合金低比重、高的比强度和良好的韧性等特点，将其表面利用等离子熔覆技术涂敷生物涂层，使得该材料有可能替代承载的大型种植体。涂层制备工艺简单，稳定性好，易掌握。强度可达60MPa,韧性可达I. OMPa · m1/2。
具体实施例方式实施例I
将沉淀法制备得到Ca/P比为I. 67的羟基磷灰石粉末，经过蒸发、洗涤、干燥后，利用研钵磨细，然后过400目的筛。将尺寸为宽IOmmX长40mmX厚5mm的钛铝合金表面经过1000#的砂纸打磨后，利用硝酸酒精腐蚀3小时，后蒸馏水清洗，烘干。将羟基磷灰石粉末和9%的酒精甘油(I :1)混合，并均化，然后过200目筛。将以上糊状混合物均匀涂敷在经过处置的TiAl合金表面。并放入电阻炉中于1300°C烧结并保温O. 5小时。空冷。将上述涂层材料进行等离子熔覆。采用较大的熔覆电流为45A，扫描速度为2mm/s。得到涂层均匀的钛铝基羟基磷灰石涂层。实施例2
将沉淀法制备得到Ca/P比为I. 67的羟基磷灰石粉末，经过蒸发、洗涤、干燥后，利用研钵磨细，然后过400目的筛。将尺寸为宽IOmmX长40mmX厚5mm的钛铝合金表面经过1000#的砂纸打磨后，利用硝酸酒精腐蚀3小时，后蒸馏水清洗，烘干。将羟基磷灰石粉末和10%的酒精甘油(I :1)混合，并均化，然后过200目筛。将以上糊状混合物均匀涂敷在经过 处置的TiAl合金表面。并放入电阻炉中于1300°C烧结并保温40分钟。空冷。将上述涂层材料进行等离子熔覆。采用较大的熔覆电流为45A，扫描速度为lmm/s。得到涂层均匀的钛铝基羟基磷灰石涂层。实施例3
等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于它的步骤如下
(I)将目数为300目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的3. 5%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的3. 5%，得到羟基磷灰石混合料；
(2 )将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为I. 0mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金；
(3)将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在1200°C的条件下烧结，保温O. 5小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流30A，扫描速度为O. 5mm/s,得到钛铝基羟基磷灰石涂层，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为2.0 _。实施例4
等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于它的步骤如下
(I)将目数为400目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的5%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的5%，得到羟基磷灰石混合料；
(2 )将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为2. 0mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金；
(3)将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在1300°C的条件下烧结，保温I小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流50A，扫描速度为5mm/s，得到钛铝基羟基磷灰石涂层，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为3. O _。实施例5
等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于它的步骤如下
(I)将目数为300-400目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的3. 5-5%，酒精的质量分数浓度为70-100%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的3. 5_5%，得到羟基磷灰石混合料；
(2 )将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为I. 0-3. 0mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金；(3)将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在1200-1300°C的条件下烧结，保温O. 5-1小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为
O.5-5mm/s，得到钛铝基羟基磷灰石涂层，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为I. 0-3. O _。权利要求
1.等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于在涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金表面进行等离子熔覆，等离子熔覆法的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为O. 5-5mm/s，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为I. 0-3. O mm。
2.根据权利要求I所述的等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于它的步骤如下 (I)将目数为300-400目的羟基磷灰石与酒精、甘油混合，酒精的质量为羟基磷灰石质量的3. 5-5%，甘油的质量为羟基磷灰石质量的3. 5-5%，得到羟基磷灰石混合料； (2 )将钛铝合金表面打磨、抛光并经过腐蚀后，将羟基磷灰石混合料涂敷在钛铝合金表面，涂敷厚度为I. 0-3. 0mm，得到涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金； (3)将涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金放入电阻炉中在1200-1300°C的条件下烧结，保温O. 5-1小时，然后进行等离子熔覆，等离子熔覆的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为O.5-5mm/s，得到钛铝基羟基磷灰石涂层。
全文摘要
本发明公开了一种等离子熔覆制备钛铝基羟基磷灰石涂层的方法，在涂覆有羟基磷灰石涂层的钛铝合金表面进行等离子熔覆，等离子熔覆法的熔覆参数为电流30-50A，扫描速度为0.5-5mm/s，钛铝基羟基磷灰石涂层的厚度为1.0-3.0mm。使用沉淀法制备羟基磷灰石粉末，经过洗涤、烘干、研磨、过筛，并和酒精甘油混合均匀后涂敷于经过腐蚀的钛铝合金表面，高温烧结后，再进行等离子熔覆，形成结合强度较高的涂层材料。该工艺稳定，易于形成大面积(≥10cm2)、大厚度(≥1.0μm)的涂层材料。涂层制备工艺简单，稳定性好，易掌握。强度可达60MPa，韧性可达1.0MPa·m1/2。
文档编号C23C24/10GK102634789SQ20121011662
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者刘芳, 刘 英, 卢金斌, 张小立, 张照军, 彭竹琴, 汤峰, 赵慧君 申请人:中原工学院