[发明专利]一种3D打印医用钛合金粉末材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种3D打印医用钛合金粉末材料的制备方法，按以下重量百分比准备原料:Gd 6～10%，Zn 0.5～3%、Cr 0.1～1%、Sn0.1～1%、Ce 0.3％、Y 0.8％、余量为Ti；将上述配比的原料置于真空行星式球磨机中进行高能球磨，球磨至颗粒均匀混合料；将上述混合料放入装入密封模具，在1055～1155℃，100‑200MPa的热等静压烧结；将上述烧结后的原料，放入真空熔炼炉熔炼，进行烧结，烧结气氛为氩气，烧结温度为1200～1300℃，保温时间为4～12h，熔炼至少两次，冷却至常温；将上述材料作为阳极，钨作为阴极，氩气作保护气，用等离子旋转电极法，制备出钛合金粉末，用上述粉末制备的生物医学材料，生物相容性好。

技术领域

本发明属于3D打印原料制备领域，具体而言，涉及一种3D打印医用钛合金材料的制备方法。

背景技术

钛和其合金金属因其密度小、比强度高、良好的力学性能、抗疲劳性能好、导热性低、生物相容性及耐腐蚀性能等优点，可有效避免冷热剌激作用，被广泛应用于生物医疗领域。目前钛合金可直接作为人工关节、齿科植入体、牙根、人体器官及义齿金属支架等生物医学材料，满足市场需求。

3D打印技术是以计算机三维设计模型为基础，通过计算机软件分层离散和数控成型系统，利用高能激光束、电子束等方式将金属、陶瓷、高分子材料或者它们的复合材料制成的线材、粉末或者薄片织等进行逐层堆积粘结最终叠加成型制造出实体产品。3D打印技术不需要预制模具，节约制模的材料成本和时间，且可以高精度的完成传统制造工艺制备不了的复杂结构或者特殊要求的产品。将钛合金粉末通过3D激光打印制造高精度的生物材料，是现行的发展趋势。制备出低氧含量、杂质含量低、细粒径、高球形度的医用钛合金粉末，经过3D打印后钛合金具有高强度，合适弹性模量，和好的伸长率和断裂韧性，是本领域科技人员亟需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本发明提供一种力学性能好、耐腐蚀、生物相容性好、与骨组织无排异作用、无毒副作用、能促进骨组织快速愈合、具有抗菌消炎作用的3D打印医用钛合金粉末材料的制备方法。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种3D打印医用钛合金粉末材料的制备方法，包括以下步骤：

按以下重量百分比准备原料:Gd 6～10%，Zn 0.5～3%、Cr 0.1～1%、 Sn0.1～1%、Ce 0.3％、Y 0 .8％、余量为Ti；

将上述配比的原料置于真空行星式球磨机中进行高能球磨，球磨至颗粒均匀混合料；

将上述混合料放入装入密封模具，在1055～1155℃，100-200MPa，保温保压2-4h,热等静压烧结；

将上述烧结后的原料，放入真空熔炼炉熔炼，进行烧结，烧结气氛为氩气，烧结温度为1200～1300℃，保温时间为4～12h，熔炼至少两次，冷却至常温；

将上述材料作为阳极，钨作为阴极，氩气作保护气，用等离子旋转电极法，制备出钛合金粉末；

分离出适于3D打印的钛合金粉末材料。

优选的，步骤1）中的原料为 Gd 7～9%，Zn 0.5～3%、Cr 0.1～1%、Sn 0.1～0.5%、Ce 0 .3％、Y 0 .8％、余量为Ti。

优选的，步骤1）中的原料为 Gd 7～9%，Zn 0.5～3%、Cr 0.1～1%、Sn 0.5%、Ce 0.3％、Y 0 .8％、余量为Ti。

优选的，步骤2）中球料比为（3-5）:1，采用的球磨机转速为300r/min～500r/min，球磨处理的时间为4h～10h。

优选的，步骤4）熔炼至少两次后，还包括冷却至600-700℃，保温8-10h,再冷却至常温。