[发明专利]钛表面多孔结构层的制备方法及钛样件

说明书

本发明涉及钛表面多孔结构层的制备方法及钛样件，先配制浆料，并对待镀层样件的目标表面进行打磨处理和超声清洗；再对待镀层样件进行过冷处理；将待镀层样件的目标表面浸渍于所述浆料中，或者将所述浆料涂覆于目标表面；待目标表面的浆料凝固后，对目标表面进行打磨，然后进行冷冻干燥处理，去除目标表面的非金属部分；然后进行烧结处理，冷却后，依次打磨、清洗、干燥，获得多孔结构层。本发明的制备方法，能在钛表面覆盖一层具有仿生结构的多孔层，孔隙由一般的圆孔转变为长直孔形貌；该种仿生多孔结构层应用于钛合金骨，可促进骨组织的生长与体液的传输，并且多孔材料的结构能降低其整体的弹性模量，避免由于“应力屏蔽”造成的骨萎缩及坏损。

技术领域

本发明涉及钛表面多孔结构层的制备方法及钛样件，特别涉及应用于生物植入材料的钛样件。

背景技术

钛合金因弹性模量低、生物相容性好、机械性能和抗腐蚀性能优异，很容易被人体组织接受，在口腔外科和骨科得到了广泛应用，由于钛合金与骨组织的结构和弹性面不稳定、弹性模量生物力学性能不匹配、产生磨屑、以及无血液供应等不良后果。把钛合金做成具有表面多孔结构的生物植入材料引起了人们极大的兴趣，因为通过调整孔隙率不但可以使其强度及弹性模量同自然骨相匹配，而且其开孔结构可允许新骨组织向多孔钛孔隙中生长，这样骨和植入体的界面面积大大增加，加之骨和多孔表面之间的机械嵌锁作用，能明显增加植入体和骨界面剪切强度，使植入体与骨组织固定在一起。

目前钛合金表面多孔结构的制备方法主要有：微弧氧化法、喷丸酸蚀法、粉末冶金法、热喷涂法等。以上制备多孔结构的技术手段，能通过调整合理的参数控制材料表面的通孔度和孔隙度，但是很难获得类似人骨层状连通的孔隙形貌，影响新骨组织的生长，本发明技术通过在钛合金表面镀上一层仿生结构的多孔层，使制备的新型材料与自然骨的结构及性能更加接近。

专利CN102586786A先通过喷丸酸蚀处理，然后经过阳极氧化，在纯钛样件表面制备一层分级的多孔层。这种方法制备的金属表面多孔层，工艺流程复杂，表面孔隙率可控范围较窄，孔洞形貌单一，孔隙分布较难均一化。

专利CN107385429A先把Ti，Al金属粉末按合适体积百分比均匀混合，干燥后，采用冷喷涂的工艺将该混合粉末喷涂在合金表面，之后将合金集体材料浸渍在碱液中，其中涂层一侧朝上，最后取出后烘干即可，获得了多孔层。这种方法制备的金属表面多孔层，生产效率低，孔隙率受冷喷涂工艺影响，孔隙形貌难以控制，一般为单向通孔，孔隙分布较难均一化。

专利CN103147111A、CN107460521A直接对钛合金表面进行微弧氧化处理，获得微小孔隙分布的多孔层，但是其多孔层的孔隙较小，连通性较差，难以适宜细胞长入，降低对原组织的修复速率等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种钛表面多孔结构层的制备方法及钛样件，以获得具有仿生结构的多孔层。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

钛表面多孔结构层的制备方法，包括如下步骤：

S1、配制浆料，备用；

其中，所述浆料中含有金属粉末，所述金属粉末在浆料中呈悬浮状态；所述金属粉末包括钛粉和/或钛合金粉；

对待镀层样件的目标表面进行打磨处理，然后进行超声清洗，备用；

S2、对经过S1处理后的待镀层样件进行过冷处理；

S3、将过冷处理完毕的待镀层样件的目标表面浸渍于所述浆料中，或者将所述浆料涂覆于过冷处理完毕的待镀层样件的目标表面；

S4、待目标表面的浆料凝固后，对样件的目标表面进行打磨，然后进行冷冻干燥处理，去除目标表面的非金属部分；

S5、对经过S5处理的样件进行烧结处理，冷却后，依次打磨、清洗、干燥，获得多孔结构层。