[发明专利]一种复合羟基磷灰石涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用植入材料制备技术相关领域，具体涉及一种复合羟基 磷灰石涂层及其制备方法。

背景技术

在不锈钢、钴基合金和钛及钛合金上沉积羟基磷灰石涂层已经广泛应用在 生物医用人工种植体领域。这种材料既集中了金属材料良好的力学性能，又突 出了羟基磷灰石(HA)良好的生物活性，可以制备成髋关节、膝关节、齿根等负 重较大、易磨损部位的人工骨，并能在植入生命体后较短时间内迅速地与人体 硬组织形成紧密的生物结合。

然而，单一的羟基磷灰石涂层很难同时满足对生物医用植入体涂层生物稳 定性和生物活性的要求。影响涂层生物稳定性和生物活性的关键指标是涂层的 结晶度。结晶度较高的HA涂层生物稳定性好，但是不能在短时间迅速诱导体 液中的离子交换和沉积，不利于生物活性；相对而言，结晶度较低的HA涂层 虽然利于诱导骨组织生长，然而在受力作用和生物液体的侵蚀作用下，涂层容 易产生脱落、溶解，涂层不稳定造成失效。

大量研究集中在羟基磷灰石粉末中加入第二相，如金属粉或者陶瓷粉，制 备复合或功能梯度涂层，来平衡涂层的活性和稳定性。但还未见采用微束等离 子喷涂方法制备HA结构复合涂层的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合羟基磷灰石涂层及其制备方法，从而获得同 时兼具较高的生物活性与生物稳定性的复合羟基磷灰石涂层。

本发明所提供的一种复合羟基磷灰石涂层，包括与基体相接处的底层1、在 底层1之上的表面层2；其中，底层1的组成为结晶度为80-90％的羟基磷灰石； 表面层2的组成为结晶度为55-65％的羟基磷灰石；底层1的厚度为70-100μm； 表面层2的厚度为20-50μm。

本发明所提供的复合羟基磷灰石结构涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)选取粒径28-53μm高纯羟基磷灰石作为喷涂粉料；

(2)底层1的喷涂：采用微束等离子喷涂设备将烘干后的步骤(1)所述 的喷涂粉料喷涂到基体之上，选用氩氦混合气为离子气、保护气和送粉气，氦 气和氩气的体积比为1∶1，喷涂工艺参数为：离子气流量1.0-1.2L/min，保护气 流量0.4-0.5L/min，送粉气流量4-5L/min，送粉率0.05g/min，工作电流35-40A， 枪摆速度150mm/min，喷涂距离70-80mm；

(3)表面层2的喷涂：采用微束等离子喷涂设备将烘干后的步骤(1)所 述的喷涂粉料喷涂到底层1之上，选用氩氦混合气为离子气、保护气和送粉气， 氦气和氩气的体积比为1∶1，喷涂工艺参数为：离子气流量1.0-1.2L/min，保护 气流量0.4-0.5L/min，送粉气流量4-5L/min，送粉率0.05g/min，工作电流50-60A， 枪摆速度3900mm/min，喷涂距离80-90mm。

本发明具有以下有益效果：

与单一的羟基磷灰石涂层相比较，制备的复合涂层具有较好的生物活性与 较好的生物稳定性的特点，可在模拟体液中长时间浸泡不脱落。与添加第二相 的复合涂层相比较，本发明具有制备过程简单，仅调整少量工艺参数就可以完 成的特点。此外本发明所提供的方法的粉末利用率在65-85％之间，涂层与基体 间的结合强度可达35.6MPa。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1涂层结构示意图，其中s为基体，1为底层，2为表面层。

具体实施方式

下属实施例中所使用的羟基磷灰石粉末均为市售商品。羟基磷灰石粉末粒 径为28-53μm，喷涂前在烘干炉中120℃烘干3h。基体材料为经过喷砂处理的 生物医用钛合金。

实施例1：

(1)底层喷涂：采用微束等离子喷涂系统将羟基磷灰石粉料喷涂到基体之上， 选用氩氦混合气为离子气、保护气和送粉气，氦气和氩气的体积比为1∶1，喷涂 工艺参数为：离子气流量1.0L/min，保护气流量0.5L/min，送粉气流量4L/min， 送粉率0.05g/min，工作电流35A，枪摆速度150mm/min，步进2mm，喷涂遍数 3次，喷涂距离70mm，得到涂层厚度为70μm；结晶度80％。