[发明专利]一种无分解羟基磷灰石金属复合涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于医用生物材料技术领域，提供了一种无分解羟基磷灰石金属复合涂层及其制备方法和应用，该羟基磷灰石金属复合涂层的制备方法包括以下步骤：将羟基磷灰石粉末与金属粉末进行混合，得到羟基磷灰石金属复合粉末；以丙烷气体作为燃气，以氧气作为助燃气，以惰性气体作为送粉气和冷却气体，用喷枪将羟基磷灰石金属复合粉末喷涂至基体表面，得到所述羟基磷灰石金属复合涂层。本发明以低温焰流沉积工艺制备得到的羟基磷灰石金属复合涂层，可以实现在不锈钢、钛合金等金属基体上羟基磷灰石成分和相的移植，具有沉积效率高，无有害相生成，工艺简便，易于工业化生产等特点。

技术领域

本发明属于医用生物材料技术领域，尤其涉及一种无分解羟基磷灰石金属复合涂层及其制备方法和应用。

背景技术

随着人口老龄化，骨损伤引起的对骨移植构件的需求不断增加。通常认为，良好的骨移植体应具有良好的生物性能和匹配的力学性能，羟基磷灰石被认为是与人体骨矿物成分最接近的生物活性材料，在移植体中广泛应用。然而，羟基磷灰石(HA)本身固有的脆性导致了其力学性能与人体骨骼需求的不匹配。生物金属或合金材料虽具有良好的力学性能，但有限的生物活性制约了其作为移植体的生物性能。因此，在金属或合金表面制备生物活性陶瓷涂层是目前常用的制备生物移植体的方法，但生物陶瓷涂层与基体材料力学性能的差异，影响了涂层服役的稳定性。采用金属生物陶瓷梯度复合涂层，结合成分设计，可实现涂层力学性能与基体材料的匹配成为制备移植体涂层结构的重要途径。然而，常用的等离子等热喷涂方法易与导致羟基磷灰石热分解生成CaO等有害相，粉末中的金属相会促进羟基磷灰石金属复合涂层沉积过程中羟基磷灰石的分解，进而会影响移植体的生物性能和服役可靠性。因此，抑制羟基磷灰石金属复合涂层制备过程中羟基磷灰石的相分解和结构演化是获得良好生物性能移植体的关键之一。

一般认为，羟基磷灰石金属复合涂层形成过程相结构和组织结构的变化与沉积过程中的粒子的加热和化学反应有关。粉末结构、沉积方法和工艺是制约粒子沉积行为的主要因素。涂层形成过程羟基磷灰石的相变化与其加热温度、熔化状态、冷却速度及化学反应等有关，高的焰流温度、细小的粉末颗粒、金属颗粒加入，易于导致高的粒子温度和熔化程度和羟基磷灰石与金属的化学反应，进而引起羟基磷灰石的热分解和生成有害相，影响移植体生物性能和服役性能。设计和调控粉末结构和沉积工艺方法，实现羟基磷灰石沉积过程的结构移植是制备带有生物陶瓷涂层移植体的关键。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种无分解羟基磷灰石金属复合涂层的制备方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种无分解羟基磷灰石金属复合涂层的制备方法，其包括以下步骤：

将羟基磷灰石粉末与金属粉末进行混合，得到羟基磷灰石金属复合粉末；

以丙烷气体作为燃气，以氧气作为助燃气，以惰性气体作为送粉气和冷却气体，用喷枪低温焰流将羟基磷灰石金属复合粉末喷涂至基体表面，得到所述羟基磷灰石金属复合涂层。

其中，基体可以为不锈钢、钛合金等金属基体。

作为本发明实施例的一个优选方案，所述羟基磷灰石粉末与金属粉末的质量比为(3～7):(7～3)。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述羟基磷灰石粉末的粒度为15～45μm；所述金属粉末的粒度为15～45μm。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述金属粉末为钛粉、锌粉和银粉中的至少一种。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，丙烷气体的压力为0.3～0.5MPa，流量为15～30slpm。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，氧气的压力为0.45～0.55MPa，流量为50～70slpm。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，惰性气体的压力为0.55～0.7MPa，流量为60～80slpm。