[发明专利]一种钛基钽涂层生物植入物材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛基钽涂层生物植入物材料的制备方法。将经喷砂处理形成一粗糙面的钛基基体以及钽金属置入气相沉积反应室内，通入氯气和氢气，进行气相沉积反应，气相沉积时间为7～10h，气相沉积反应温度为900～1000℃。本发明的方法沉积得到的钽涂层形貌良好，钽涂层的厚度可高达20微米，钽涂层均匀、致密，涂层与基体的结合力大于40MPa，能满足临床应用过程中的抗剥脱需要，制备得到的钛基钽涂层生物植入物材料的平均抗压强度为611±20.4MPa，屈服强度为508±15.8MPa，弹性模量为102±4.1Gpa，具有良好的抗弯强度和屈服强度。

技术领域

本发明涉及一种医用内植入物器械，特别涉及一种利用化学气相沉积技术在传统钛及钛合金内植入物上进行钽金属涂层的制备方法。

背景技术

对于骨科疾病，尤其是创伤疾患，需要手术干预治疗，目前骨科植入物所采用的金属材料主要包括医用不锈钢和钛合金系列。钛合金具有比重小、强度高、弹性模量低、易加工成形等特点，现已发展成为骨科植入物较为理想的功能结构材料。但是，复杂的人体内环境会引起金属材料腐蚀而导致有毒元素的释放，生物相容性因此降低；如何对传统材料进行表面改性，提高钛基植入物的生物相容性，成为医疗和材料界学者不断关注的焦点。

金属钽具有优异的延展性和韧性，特别是它超强的耐腐蚀性、良好的生物相容性，受到医疗工作者的广泛关注。但是钽金属成本高，限制了其广泛的临床应用。近年来，钽作为植入体的表面涂层材料逐渐受到广泛的应用，钽涂层的表面形貌和性能，直接影响植入体的临床成功率。目前，钽涂层的制备常用的为等离子喷涂技术以及化学气相沉积方法。然而，等离子喷涂技术仅能喷涂平面结构的简单支架材料，对于复杂的多空隙支架材料存在喷涂不均匀，造成基底暴露等缺点。化学气相沉积技术制备的涂层结合力较强，涂层形貌致密，是目前应用较为理想的镀膜方法。但在沉积过程中，影响涂层形貌的因素较多，如沉积温度高，涂层残余热应力大，表面易出现裂纹。此外，沉积速率不能稳定控制，涂层不均匀，涂层与基体的结合力不够，容易脱落等问题。如何让钽金属涂层均匀、无脱落，并让钽金属与基体具备较强的结合力，是目前存在的主要问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术中的制备钽金属涂层医用植入物中存在的问题，提供一种利用化学气相沉积技术在传统钛及钛合金内植入物等钛基基体上进行钽金属涂层的制备方法。本发明的方法制备得到的钽涂层与钛基基体的结合力好，不易脱落，涂层致密且厚度均匀。

本发明的技术方案如下：

一种钛基钽涂层生物植入物材料的制备方法，其利用化学气相沉积方法在钛基基体表面沉积钽金属，该制备方法包括如下步骤：

(1)对钛基基体进行喷砂处理，形成一粗糙面，用无水酒精清洗后用氮气吹干，置入气相沉积反应室内，将钽金属置于反应室前端；

(2)反应室内首先通入惰性气体，吹扫反应腔10～20min，然后抽真空至200～250Pa条件下，将反应室加热至900～1000℃，通入氯气和氢气，进行气相沉积反应，气相沉积时间为7～10h，气相沉积反应温度为900～1000℃；

(3)反应结束后，关闭氢气及氯气，连接冷却装置，在惰性气体保护下降温，降温至200℃以下，打开反应室取出钽金属涂层的钛基生物植入物材料。

在上述技术方案中，在步骤(1)中，所述的喷砂处理的步骤为：利用直径在100～150μm的白刚玉粉体进行喷砂，喷砂压力为0.3～0.5MPa，喷砂时间为3～5min。

在上述技术方案中，在步骤(2)中所述的氯气的流量为80～120mL/min。

在上述技术方案中，在步骤(2)中所述的氢气的流量为150～200mL/min。

在上述技术方案中，在步骤(2)和(3)中所述的惰性气体为氩气或氮气中的一种或两种的混合。