专利名称：水热合成纳米羟基磷灰石生物涂层的复合制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属牙种植体及骨植入体表面生物活性改性用羟基磷灰石生物涂层制备工艺，具体地说，涉及一种以磷酸氢钙或磷酸钙为初始粉料的等离子喷涂-水热合成复合制备工艺。
钛合金等金属是牙种植体及承力骨植入体惯常使用的材料，具有良好的强韧性，但缺乏生物活性，在植入早期不能与骨形成化学结合且治愈时间较长；羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，能够促进骨的生长并缩短治愈时间，但其强韧性较差。生物医学工程学界已达成共识，表面涂覆有羟基磷灰石涂层的金属复合体是兼具力学与生物学综合性能的植入体。目前国内外临床应用的羟基磷灰石生物涂层多采用等离子喷涂制备工艺，即是将羟基磷灰石初始粉料喷涂在金属(如钛及钛合金)表面、以形成羟基磷灰石涂层。其缺点是所用的初始粉料——羟基磷灰石价格偏贵，生产中浪费也较大；所制备的涂层含有非晶态羟基磷灰石、磷酸三钙和磷酸四钙等易溶相及氧化钙有害相，涂层内应力较大而易开裂，溶解较快，在体内与金属的结合强度降低较大(如一个月降低30％)，钙与磷原子比，尤其是晶粒形态与骨骼中羟基磷灰石有较大差异，导致涂层功能减弱。
本发明的目的在于克服上述现有工艺的缺点，提出一种纳米针状羟基磷灰石生物涂层的复合制备工艺，具有初始粉料价格低廉，所制备的涂层具有结晶度及纯度高、溶解慢、内应力低、结合强度适中、微观组态(钙与磷原子比适中、纳米针状晶粒形态)更接近骨骼中羟基磷灰石等特点。
本发明的工艺是以磷酸氢钙或磷酸钙为初始粉料，采用等离子喷涂技术在金属表面制备初态涂层，并将初态涂层置于高压釜中进行水热合成使其转化成纳米针状羟基磷灰石涂层。其中，等离子喷涂初态涂层的工艺参数为磷酸氢钙或磷酸钙粉料粒度 100～300目主气(氩气)流量100～200bar二次气(氢气)流量 5～30bar送粉率50～150g/min弧电流300～700A弧电压70～90V喷涂间距 5～20cm水热合成工艺参数为水溶液的pH值 7～14合成温度 100～300℃合成压力 0.5～10MPa合成时间 2～15小时上述工艺以价格低廉的磷酸氢钙或磷酸钙为初始粉料，综合了等离子喷涂层与金属结合良好和水热合成涂层结晶度及纯度高，钙与磷原子比适中和纳米针状晶粒形态等优势，所制备的涂层具有溶解慢，内应力低，微观组态更接近骨骼中羟基磷灰石等特点。
下面结合实施例对本发明作进一步详述以表面经喷砂、喷钛珠等粗化处理及清洗的钛合金为基体，采用等离子喷涂将粒度为200目的磷酸氢钙粉料在主气(氩气)流量150bar、二次气(氢气)流量6bar、送粉率50g/min、弧电流400A、喷涂间距10cm的条件下预制厚度为200μm初态涂层，将初态涂层置于高压釜中、加入去离子水并用氨水调整水的pH值为12后密封，经过200℃、3小时的水热合成后取出，用去离子水和无水乙醇清洗，并在80℃的干燥箱中烘干4小时即可。
本发明比现有等离子喷涂羟基磷灰石涂层技术具有如下优点1、涂层不含杂质相，结晶度高(95％以上)，结晶晶粒为纳米级针状羟基磷灰石，钙与磷原子比在1.5～1.67之间可调。
2、即使在较厚的情况下(如200μm)，涂层内应力低于30Mpa，结合强度高于20MPa，在类体液环境中浸泡1个月结合强度退化小于10％，结构稳定性好。
3、在动物体内与骨的早期(如一个月)结合效果显著。
权利要求
1.水热合成纳米羟基磷灰石生物涂层的复合制备工艺，其特征在于，以磷酸氢钙或磷酸钙等非羟基磷灰石粉为初始粉料，采用等离子喷涂技术在金属表面制备初态涂层，然后将等离子喷涂的非羟基磷灰石初态涂层进行水热合成以转化为羟基磷灰石涂层，其中，等离子喷涂初态涂层的工艺参数为磷酸氢钙或磷酸钙粉料粒度 100～300目主气(氩气)流量100～200bar二次气(氢气)流量 5～30bar送粉率50～150g/min弧电流300～700A弧电压70～90V喷涂间距 5～20cm水热合成工艺参数为水溶液的pH值 7～14合成温度 100～300℃合成压力 0.5～10MPa合成时间 2～15小时
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，以表面经喷砂、喷钛珠等粗化处理及清洗的钛合金为基体，采用等离子喷涂将粒度为200目的磷酸氢钙或磷酸钙粉料在主气(氩气)流量150bar、二次气(氢气)流量6bar、送粉率50g/min、弧电流400A、喷涂间距10cm的条件下预制厚度为200μm初态涂层，将初态涂层置于高压釜中，加入去离子水并用氨水调整水的pH值为12后密封，经过200℃、3小时的水热合成后取出，用去离子水和无水乙醇清洗，并在80℃的干燥箱中烘干4小时即可。
全文摘要
本发明涉及金属牙种植体及骨植入体表面生物活性改性用纳米针状羟基磷灰石生物涂层的等离子喷涂－水热合成复合制备工艺,以磷酸氢钙或磷酸钙为初始粉料,采用等离子喷涂技术在金属表面制备初态涂层,并对初态涂层进行水热合成,得到的涂层为内应力低、结合强度适中、高纯度与高结晶度的纳米针状羟基磷灰石,其组态与骨中磷灰石的组态极为相近。
文档编号A61L27/12GK1270841SQ0011378
公开日2000年10月25日 申请日期2000年4月19日 优先权日2000年4月19日
发明者憨勇, 徐可为, 付涛 申请人:西安交通大学