[发明专利]一种生物医用高熵合金涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物医用高熵合金涂层及其制备方法。是采用Ti、Zr和Nb为溶剂原子，Sn为溶质原子，溶质原子作为中心原子与溶剂原子构成团簇，团簇之间采用Mo作为连接原子构成团簇模型，团簇模型组成高熵合金涂层；所述团簇中Sn：Ti+Zr+Nb的原子比为1:14；所述团簇模型Sn：Ti+Zr+Nb：Mo的原子比为1:14:1。本发明具有利用化学短程序对高熵合金固溶体进行成分设计，并应用于生物硬组织修复和替代方面，为高熵合金的应用提供新思路，本发明所制备的生物医用高熵合金涂层在模拟体液中的耐蚀性能和生物活性均高于现有生物医用TC4钛合金的的有益效果。

技术领域

本发明涉及一种合金涂层及其制备方法，特别是一种生物医用高熵合金涂层及其制备方法。

背景技术

近年来，304SS不锈钢和钛合金因其高硬度、高强度、优异的耐蚀性以及良好的安全可靠性被广泛应用于生物硬组织修复和替代领域。然而，较差的生物相容性，高的弹性模量以及Ni²⁺,Cr³⁺,V⁵⁺和Al³⁺等离子的释放所引发的过敏反应严重限制了其商业应用。因此，合理的设计合金成分以获得优秀力学性能及生物活性的合金材料将在硬组织替代方面大有可为。由5种及以上无毒的前过渡族高熔点元素所组成的难熔高熵合金体系通常表现出简单的体心立方结构固溶体，其内部各元素之间复杂的排列方式以及高温状态下极大的组态熵使得高熵合金通常具有优良的力学和电化学性能。因此，难熔高熵合金可能是良好的生物医用材料。然而，难熔高熵合金价格极高严重限制了其大规模应用，因此制备小尺寸涂层或薄膜将是可行途径。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种生物医用高熵合金涂层及其制备方法。本发明具有利用化学短程序对高熵合金固溶体进行成分设计，并应用于生物硬组织修复和替代方面，为高熵合金的应用提供新思路，且本发明所制备的生物医用高熵合金涂层在模拟体液中的耐蚀性能和生物活性均高于现有生物医用TC4钛合金的特点。

本发明的技术方案：一种生物医用高熵合金涂层及其制备方法，是采用Ti、Zr和Nb为溶剂原子，Sn为溶质原子，溶质原子作为中心原子与溶剂原子构成团簇，团簇之间采用Mo作为连接原子构成团簇模型，团簇模型组成高熵合金涂层；所述团簇中Sn：Ti+Zr+Nb的原子比为1:14；所述团簇模型Sn：Ti+Zr+Nb：Mo的原子比为1:14:1。

前述的生物医用高熵合金涂层中，所述Ti：Zr：Nb的原子比为4.66:4.67:4.67。

前述的生物医用高熵合金涂层中，所述团簇式为Sn-(TiZrNb)₁₄；所述团簇模型式为[Sn-(TiZrNb)₁₄]Mo。

所述的生物医用高熵合金涂层的制备方法，包括有以下步骤：

(1)分别称取金属粉末Ti、Zr、Nb、Sn和Mo，混合，得到A品；

(2)将A品放入球磨罐中，进行球磨，过筛，真空干燥，得到B品；

(3)将金属板表面进行打磨，并用酒精去除其表面污渍，干燥后，真空干燥，得到C品；

(4)将B品均匀分布于C品表面上后，采用激光熔覆进行涂层制备，得成品。

前述的生物医用高熵合金涂层的制备方法中，所述步骤(1)中，Ti、Zr、Nb、Sn和Mo的原子比为4.66:4.67:4.67:1:1。

前述的生物医用高熵合金涂层的制备方法中，所述步骤(2)中，将A品放入不锈钢球磨罐中，在转速250-350rpm/min、行星球磨的条件下，干磨2-3h，过100目筛。

前述的生物医用高熵合金涂层的制备方法中，所述步骤(4)中，C品表面上的B品厚度为1-1.5mm。