[发明专利]带耐磨陶瓷涂层的钛合金人工髋关节及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金人工髋关节的制造方法。

背景技术

人工髋关节置换术已成为治疗髋关节疾病的一种有效的治疗方法。但在 人体正常活动时，由于力学载荷及相对运动的摩擦作用下，股骨头植入体通 常会产生磨损或导致对偶关节软骨的磨损。陶瓷股骨头虽然耐磨性能好，但 韧性低质脆，承受冲击载荷性能差，应用受到限制。钛合金具有优良的生物 相容性，作为股骨头材料正在被应用，但其硬度低，耐磨性差。授权公告号 为CN86202828、授权公告日为1987年9月2日的实用新型专利公开的《宽 束混合离子注入钛合金人工全髋关节》用宽束混合离子(N⁺+N⁺₂)在能量为 50KeV～100KeV、剂量为10¹⁶/cm²～10¹⁸/cm²范围内对钛合金进行了竖直式 注入，在表面形成高硬度TiN薄层；授权公告号为CN1715439A、授权公告 日为2006年1月4目的发明专利公开的《钛合金人工关节头表面氧化钛至氮 化钛梯度耐磨层的制法》用全方位离子注入机对钛合金关节头先高靶温注入 氮离子，靶温为600℃～700℃，注入剂量为10¹⁷/cm²～10¹⁸/cm²；然后对第一 步注入的样品再高剂量注入氧离子，靶温为室温～300℃，注入剂量为 10¹⁸/cm²～10¹⁹/cm²，得表面氧化钛-氮化钛梯度膜钛合金关节头样品。以上 两个专利采用离子注入制备的硬质薄膜均增强了股骨头的耐磨性，减轻了软 骨材料(UHMWPE)的磨损。但是上述带有薄膜层的股骨头存在薄膜厚度薄、 薄膜与基体结合强度低、力学承载能力差和耐磨持久稳定性差的缺陷。因此 在使用要求苛刻的股骨头上难以获得良好的应用效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的带有薄膜层的股骨头存在薄膜厚度薄、 薄膜与基体结合强度低、力学承载能力差和耐磨持久稳定性差的问题，进而 提供了一种带耐磨陶瓷涂层的钛合金人工髋关节的制造方法。

本发明的带耐磨陶瓷涂层的钛合金人工髋关节包括钛合金股骨头和与其 对偶配合的钛合金髋杯，所述髋关节还包括耐磨陶瓷涂层，所述耐磨陶瓷涂 层涂覆在钛合金股骨头的球面上和钛合金髋杯的表面上，所述钛合金股骨头 的上端面上开有与股柄配合连接的圆柱形槽。

本发明的带耐磨陶瓷涂层的钛合金人工髋关节的制造方法是这样完成 的：步骤一、把预陶瓷化处理的钛合金股骨头和钛合金髋杯分别打磨抛光至 镜面，将两个夹具分别装卡在钛合金股骨头上端面上的圆柱形槽的底面上和 钛合金髋杯上，并将钛合金股骨头上端面上的圆柱形槽用绝缘屏蔽物件填充， 同时将一根阳极接触线埋置在绝缘屏蔽物件内，且阳极接触线与圆柱形槽底 面上的夹具相连接，另一根阳极接触线与钛合金髋杯上的夹具相连接；步骤 二、将夹装好的钛合金股骨头和钛合金髋杯作为阳极，分别置于电解液中进 行火花增强电化学氧化，不锈钢板作为阴极，在氧化过程中通过冷却系统控 制电解液的温度＜50℃，采用双极脉冲电源以钛合金表面的击穿放电产生耐 磨陶瓷涂层，涂层的厚度为6μm～40μm；步骤三、将带耐磨陶瓷涂层的钛合 金股骨头和钛合金髋杯取出，并拆除绝缘屏蔽物件、夹具和阳极接触线；步 骤四、清洗带耐磨陶瓷涂层的钛合金股骨头和钛合金髋杯；步骤五、干燥带 耐磨陶瓷涂层的钛合金股骨头和钛合金髋杯；步骤六、对带耐磨陶瓷涂层的 钛合金股骨头和钛合金髋杯进行表面抛光处理，去除最外表面多孔疏松层， 得到光滑陶瓷涂层，涂层的厚度为5μm～30μm。