[发明专利]一种医用钛合金表面抗菌生物涂层的加工方法

说明书

本发明涉及一种医用钛合金表面抗菌生物涂层的加工方法，具体如下：首先，选取合适的医用超低模量钛合金，对钛合金基底进行喷砂预处理后进行激光氮化处理；然后，将金属烤瓷粉和纳米银粉末按照一定比例加入到有机溶剂和水混合的分散介质中，并采用超声波振荡的方式制备成悬浮液；接着，采用刷涂的方法在钛合金表面涂覆一定厚度的抗菌生物瓷层；最后，将抗菌生物瓷层熔覆到医用超低模量钛合金上，形成医用超低模量钛合金表面抗菌生物涂层。本发明工艺流程简单，制作成的涂层结合强度和稳定性均较高，对人体无损害，可广泛应用于生物材料加工技术领域。

技术领域

本发明涉及生物材料加工技术领域，具体涉及用于牙科的一种医用钛合金表面抗菌生物涂层的加工方法。

背景技术

牙科烤瓷材料自临床应用以来，以其良好的生物相容性、耐磨耐腐蚀性以及色泽自然逼真等优点，成为治疗牙缺失的最主要材料。而牙科纯钛及钛合金烤瓷牙由于其不含对人体有害的镍元素与铍元素，不易过敏，且相比于镍铬烤瓷牙，耐腐蚀性更高、生物相容性更好，不易造成黑色牙龈或者牙龈出血现象，安全可靠且价格较低，因此逐渐替代镍铬合金烤瓷牙成为非贵金属烤瓷的首选。但是，纯钛的弹性模量为108.5GPa，高于人牙本质、牙釉质和常用钛烤瓷瓷层的弹性模量，当植入人体内的义齿修复体的弹性模量过高时，会产生“应力屏蔽”现象，引起牙齿骨组织功能退化或者吸收，进而导致植入的义齿修复体失效。另一方面，在保证种植体边缘良好结合性的前提下，种植体周围炎症是导致种植体失效的又一主要原因，但是单一的生物涂层，并不能长时间有效地避免细菌在其表面积聚生长从而引发的组织炎症问题。因此，研制与人体牙本质、牙釉质相适应的低弹性模量的抗菌生物义齿修复体，具有重要的学术价值和临床意义。

目前研究者已陆续开发出多种体系的低弹性模量β钛合金，其弹性模量多在30～80GPa之间，而纳米银具有天然杀菌、不易产生耐药性、毒副作用小、使用方便等优点，因此，本发明选取医用超低模量钛合金作为基体，通过激光立体成型方法在其表面熔覆抗菌生物瓷层，从而制备出与人体牙本质、牙釉质相适应的超低弹性模量抗菌生物烤瓷修复体。牙科纯钛烤瓷包括粘结瓷、遮色瓷、体瓷和釉质瓷等，其制作流程为人工刷涂瓷粉构筑瓷层，经烧结熔覆在金属基底表面。人工刷涂所制得的涂层仅为较紧密堆积的坯体，涂层与基体结合强度很低，而通过激光熔覆可增强涂层与基体的结合，同时也使坯体本身致密化，梯度涂层中无明显的界面，从而使热应力得到缓和，提高涂层的结合强度和稳定性。

中国专利CN 101053677A提出了一种梯度生物活性陶瓷涂层及其制备方法与产品应用，采用宽带激光熔覆技术，优化了各梯度涂层的成分及比例，所制备的生物活性陶瓷涂层裂纹和孔洞少，硬度高，韧性好，生物活性和生物相容性大大提高。中国专利CN102676981A提出了一种钛及纯钛及钛合金表面激光制备氮化钛梯度涂层的方法，在钛及钛合金表面得到厚度为50-200μm的氮化钛梯度涂层，表面硬度、耐磨性和耐蚀性较基体显著提高，并解决了普通激光气体氮化易产生裂纹、表面粗糙度大、氮化层树枝晶晶粒粗大的问题，但是，目前尚未有采用医用超低模量钛合金表面激光熔覆方法加工抗菌生物钛烤瓷义齿的报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种医用钛合金表面抗菌生物涂层的加工方法，首先，选取合适的医用超低模量钛合金，对钛合金基底喷砂预处理后进行激光氮化；然后，将金属烤瓷粉和纳米银粉末按照一定比例加入到有机溶剂和水混合的分散介质中，并采用超声波振荡的方式制备成悬浮液；接着，采用刷涂的方法在钛合金表面涂覆一定厚度的抗菌生物瓷层；最后，将抗菌生物瓷层熔覆到医用超低模量钛合金上。

优选地，所述医用超低模量钛合金基底采用钛钼系、钛铌系、钛锆系、钛钽系和钛锡系合金材料制作而成。

优选地，所述激光氮化采用氮气或一氧化氮作为氮源。

优选地，所述金属烤瓷粉包括维他钛合金、则武钛合金、登士柏钛合金、松风钛合金和贺利式钛合金专用瓷粉。