[发明专利]一种磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，特别涉及一种磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷及该生物陶瓷的制备方法。

背景技术

随着材料科技的发展，生物材料因其对机体组织进行修复、替代与再生的特殊性能，已经成为当今生物医学领域重要的研究方向之一。生物硬组织代用材料最早是使用体骨、动物骨，后来发展到采用不锈钢和塑料，由于不锈钢存在溶析、腐蚀和疲劳问题，塑料存在稳定性差和强度低的问题。因此造成生物材料发展的瓶颈，生物陶瓷的出现，改善了现有替代材料的不足，因其诸多优势，因此，生物陶瓷具有了广阔的发展前景。

磷酸钙陶瓷(CPC)是生物活性陶瓷材料中的重要种类，目前研究和应用最多的是羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)。磷酸钙陶瓷含有CaO和P₂O₅两种成份，是构成人体硬组织的重要无机物质，植入人体后，其表面同人体组织可通过键的结合，达到完全亲和。

其中，磷酸三钙(TCP)中，目前广泛应用的生物降解陶瓷β-磷酸三钙(简称β-TCP)，属三方晶系，钙磷原子比为1.5，是磷酸钙的一种高温相。β-TCP的最大优势就是生物相容性好，植入机体后与骨直接融合，无任何局部炎性反应及全身毒副作用。

β-TCP陶瓷的缺点是机械强度偏低，经不起力的冲击。将β-TCP与其他材料混合，制成双相或多相陶瓷，是提高其力学强度的方法之一。

碳化硅是一种化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好的化合物，在耐磨材料及陶瓷领域，较为常见，优良的化学稳定性能及力学性能，使得其具有多种用途。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷及其制备方法。

本发明的技术方案：一种磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷，由以下质量份数的各个组分制备而成：

磷酸三钙50-70份、碳化硅20-40份、碳酸镁10-20份、纳米氧化锌3-8份、氮化硅3-9份、碳酸钙3-9份和氧化铝4-10份。

作为优选，各个组分的质量份数为：磷酸三钙55-65份、碳化硅25-36份、碳酸镁12-18份、纳米氧化锌4-7份、氮化硅5-8份、碳酸钙4-8份和氧化铝5-9份。

作为优选，各个组分的质量份数为：磷酸三钙60份、碳化硅32份、碳酸镁16份、纳米氧化锌5份、氮化硅6份、碳酸钙5份和氧化铝7份。

一种磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷的制备方法，制备步骤如下：

（1）称量：准确称取各个组分；

（2）球磨：将各个组分混合在一起，放入球磨机进行研磨混合；

（3）冷压成型：将混合粉体进行冷压成型；

（4）将成型后的粉体放入模具中，进行高温煅烧，温度为1200℃-1500℃，压力300-800MPa，时间3-8h；

（5）煅烧之后，待冷却取出，即得到块状磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷。

作为优选，步骤（4）中煅烧的温度为1350℃。

作为优选，步骤（4）中煅烧的压力为660MPa。

有益效果：本发明提供的磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷，是一种复合生物活性陶瓷，磷酸三钙生物活性陶瓷具有十分理想的生物相容性，且可缓慢释放钙磷离子，但是其力学性能较不理想；碳化硅是一种较为理想的耐磨材料及陶瓷材料，具有重量轻而轻度高的特点，因此，将其与磷酸三钙复合制备生物活性陶瓷，不仅具有良好的生物相容性，且力学性能得到提高。

因此，本发明提供的磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷生物相容性较好，生物活性较高，同时具有较好的力学性能，耐磨性能优良，可耐受较大的冲击，是一种理想的骨骼修复替代材料。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例 1：

一种磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷，包括以下质量份数的各个组分：

磷酸三钙50份、碳化硅20份、碳酸镁10份、纳米氧化锌3份、氮化硅3份、碳酸钙3份和氧化铝4份。

根据本发明提供的制备方法制备磷酸三钙/碳化硅复合生物陶瓷，步骤如下：

（1）称量：准确称取各个组分；

（2）球磨：将各个组分混合在一起，放入球磨机进行研磨混合；

（3）冷压成型：将混合粉体采用60T压机进行压制；