[发明专利]一种生物医用钛铜合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物医用钛铜合金的制备方法，该方法包括：一、在高温条件下对电解铜粉进行氧化；二、将经氧化后的电解铜粉进行高能球磨处理得到多尺度分布的铜粉氧化物；三、将多尺度分布的铜粉氧化物进行热还原处理得到多尺度分布的铜粉；四、将多尺度分布的铜粉和钛粉进行球磨混合得到混合粉末；五、将混合粉末进行放电等离子烧结，得到钛铜合金。本发明通过高温氧化降低了电解铜粉的塑性，结合高能球磨进行细化，经热还原得到多尺度分布的铜粉，再与钛粉烧结制备钛铜合金，控制了钛铜金属间化合物的形貌和尺寸，优化了钛铜金属间化合物在钛铜合金中的增强体作用，进而改善了钛铜合金的性能，使其适合于生物医用，方法简单，易于推广。

技术领域

本发明属于生物医用材料制备技术领域，具体涉及一种生物医用钛铜合金的制备方法。

背景技术

钛及钛合金拥有优异的力学性能和较好的生物相容性，广泛应用于生物医用领域。然而，已经普及使用的纯钛和TC4等典型的医用钛合金在实际医疗应用过程中曝露出许多问题，如钛合金中V和Al对人体具有毒性和致病性，而且这些钛合金没有杀菌作用，这会使病人在植入后出现中毒和病菌感染现象。以生物医用植入的角度为出发点，开发具有抗菌功能的钛合金具有开阔的应用前景。

铜是人体不可或缺的微量元素，对人体健康有重要影响。铜元素已经被证实拥有优异的抗菌性能。钛铜二元合金在拥有优异力学性能和抗腐蚀性能的同时，还有一定的抑菌和抗菌作用，大有希望解决外科植入器引发细菌感染的问题。目前，钛铜合金的制备方法主要有熔炼和粉末冶金。但熔炼需要多次反复进行，而且熔炼温度高，制备过程复杂。粉末冶金采用的放电等离子烧结法能够准确控制材料的成分和比例，而且烧结时间短，在生物医用领域应用越来越广泛。但很少有针对性地利用放电等离子烧结法来控制钛铜合金析出相分布的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种生物医用钛铜合金的制备方法。本发明通过高温氧化有效降低了电解铜粉的塑性，然后结合高能球磨进行细化，经热还原得到多尺度分布的铜粉，再与钛粉烧结制备钛铜合金，有效控制了钛铜金属间化合物的形貌和尺寸，优化了钛铜金属间化合物在钛铜合金中的增强体作用，进而改善了钛铜合金的性能，使其适合于生物医用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种生物医用钛铜合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在高温条件下对电解铜粉进行氧化；

步骤二、将步骤一中经氧化后的电解铜粉进行高能球磨处理，得到多尺度分布的铜粉氧化物；

步骤三、将步骤二中得到的多尺度分布的铜粉氧化物进行热还原处理，得到多尺度分布的铜粉；

步骤四、将步骤三中得到的多尺度分布的铜粉和钛粉进行球磨混合，得到混合粉末；

步骤五、将步骤四中得到的混合粉末进行放电等离子烧结，得到钛铜合金。

本发明首先对电解铜粉进行氧化以降解电解铜粉的塑性，然后结合高能球磨处理进行有效地球磨细化，得到多尺度分布的铜粉氧化物，将热还原得到多尺度分布的铜粉，再与钛粉球磨混合均匀后进行放电等离子烧结成型，得到钛铜合金，同时生成多尺度的钛铜金属间化合物，实现对钛铜金属间化合物形貌和尺寸的控制，优化了钛铜金属间化合物在钛铜合金中的增强体作用，进而改善了钛铜合金的性能，使其适合于生物医用。

上述的一种生物医用钛铜合金的制备方法，其特征在于，步骤一中所述氧化的温度为250℃~400℃。该优选的氧化温度在电解铜粉表面形成氧化膜，且避免了粉末之间的聚集结块。

上述的一种生物医用钛铜合金的制备方法，其特征在于，步骤二中所述高能球磨处理采用的转速为450rpm，时间为4h。

上述的一种生物医用钛铜合金的制备方法，其特征在于，步骤四中所述球磨混合采用的转速为200rpm，时间为3h。