[发明专利]一种增材制造医用钛合金植入体及表面冲击强化方法

说明书

本发明公开了一种增材制造医用钛合金植入体及表面冲击强化方法，包括以下步骤：步骤一：根据个体病患人体骨骼特征，采用三维建模软件对所需医用钛合金植入体进行三维建模；步骤二：根据医用钛合金植入体的三维模型，采用激光选区熔化技术增材制造出医用钛合金植入体；步骤三：对增材制造完成的医用钛合金植入体进行机械加工处理，降低其表面粗糙度；步骤四：采用激光强化技术对经机械加工处理后的医用钛合金植入体进行表面改性，得到所需的医用钛合金植入体。本发明将激光选区熔化增材制造技术与激光冲击强化表面改性技术相结合，可制造出形状复杂、与个体患者契合度更高、耐体液腐蚀和耐磨损的医用钛合金植入体。

技术领域

本发明涉及生物材料设备技术领域，更具体的说是涉及一种激光选区熔化增材制造医用钛合金植入体并对植入体表面进行激光强化的方法。

背景技术

钛合金具有毒性小、密度低、耐腐蚀性能好、机械强度高等优点，因此钛合金能满足医用中受力承重和生物相容等性能要求，被广泛用于医疗承力植入体等领域。目前医用钛合金植入体的制备通常经过熔炼、锻造、轧制、切削加工等过程，繁琐的加工过程造成医用钛合金表面极易氧化并浪费大量原材料，最终导致医用钛合金植入体价格大度升高，限制了钛合金在医用行业的应用和推广。

另外医用钛合金植入体在个体患者中容易受到人体体液腐蚀，破坏植入体与人体组织的结合以及影响医用钛合金植入体的功能。并且随着医用钛合金植入体腐蚀的加剧，钛合金中金属离子流入体液，对人体产生危害。

因此，如何制造出形状复杂且与个体患者契合度更高的医用钛合金植入体并且大幅提升医用钛合金植入体的使用寿命并减缓金属离子对个体患者的危害是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种增材制造医用钛合金植入体及表面冲击强化方法，将激光选区熔化增材制造技术与激光冲击强化表面改性技术相结合，可制造出形状复杂、与个体患者契合度更高、耐体液腐蚀和耐磨损的医用钛合金植入体。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种增材制造医用钛合金植入体及表面冲击强化方法，包括以下步骤：

步骤一：根据个体病患人体骨骼特征，采用三维建模软件对所需医用钛合金植入体进行三维建模；

步骤二：根据医用钛合金植入体的三维模型，采用激光选区熔化技术增材制造出医用钛合金植入体；

步骤三：对增材制造完成的医用钛合金植入体进行机械加工处理，降低其表面粗糙度；

步骤四：采用激光强化技术对经机械加工处理后的医用钛合金植入体进行表面改性，得到所需的医用钛合金植入体。

优选的，在上述一种增材制造医用钛合金植入体及表面冲击强化方法中，在步骤四之后，还包括：

步骤五：对激光强化处理后得到的医用钛合金植入体依次进行耐磨损性能检测、电化学腐蚀测试和表面粗糙度检测，判断其是否满足植入要求。

优选的，在上述一种增材制造医用钛合金植入体及表面冲击强化方法中，步骤五中采用极化曲线方法对医用钛合金植入体进行耐磨损性能检测，判断其摩擦系数是否满足大于等于0.7；采用CHI660电化学工作站对医用钛合金植入体进行电化学腐蚀测试，判断其自腐蚀电位是否满足大于等于-0.6V，钝化电位是否满足大于等于1.2V，击穿电位是否满足大于等于3.5V；采用ZYGO Nex View三维白光干涉表面形貌仪对医用钛合金植入体进行表面粗糙度检测，判断其表面粗糙度是否满足小于等于0.3μm；若医用钛合金植入体满足上述指标要求，则符合植入要求。

优选的，在上述一种增材制造医用钛合金植入体及表面冲击强化方法中，步骤一中的三维建模软件为：Capture 3D Scan Anything、Solid Works或Computer AidedDesign。