[发明专利]羟基磷灰石嫁接钴包覆陶瓷复合粉末及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种羟基磷灰石嫁接钴包覆陶瓷复合粉末，是将除油、粗化、敏化和活化处理的氧化物陶瓷粉末于化学镀钴液中反应得到钴包覆陶瓷粉末，再于羟基磷灰石悬浮液中利用电泳沉积工艺在钴包覆陶瓷粉末表面嫁接羟基磷灰石得到的复合粉末。以本发明复合粉末对钴铬合金粉末进行掺混改性后选区激光熔化成形，可以改善钴铬合金构件的抗拉强度、屈服强度和耐磨性等力学性能，并提高钴铬合金的生物相容性。

技术领域

本发明属于金属基复合材料改性技术领域，涉及一种用于对选区激光熔化成形用钴铬合金进行改性的陶瓷金属复合粉末。

背景技术

选区激光熔化成形技术是3D打印技术的主要发展形式之一。该技术首先通过三维软件设计零件的CAD三维模型，然后将三维模型分层切片，获得零件每一层截面的二维轮廓图形，设定二维图形的扫描数据，并将数据保存为STL文件，最后将STL文件导入打印设备，控制激光器熔化金属粉末材料逐层堆积，形成三维金属零件。

相比传统工艺，采用选区激光熔化成形技术制备医用金属植入物，可以快速、精确地定制个性化金属植入物，从而克服传统金属植入物的形状与个体不匹配，以及机械性能不达标的难题。

适用于选区激光熔化成形技术的医用金属主要包括不锈钢、钴铬合金、钛合金以及钽、铌等贵金属。其中，钴铬合金机械性能良好、比重小、化学性能稳定、抗腐蚀性强，被广泛应用于医用金属植入物和烤瓷牙金属内冠等领域。

然而，长期的临床使用发现，钴铬合金植入物会由于磨损而影响与原生骨组织的匹配程度，同时磨损颗粒容易引起植入物周围的炎症和骨溶化等问题。此外，钴铬合金植入物被体液腐蚀后释放的金属离子具有生物毒性，会抑制细胞的正常增殖，使植入物的生物相容性受到影响。

一般而言，可以通过表面改性技术提高钴铬合金植入物的耐磨性和生物相容性，例如采用离子注入技术，在植入物表面形成耐磨层，以及利用真空沉积技术形成生物功能性薄膜。但是这些方法成本高昂，而且单一功能层无法实现同时提高钴铬合金植入物耐磨性和生物相容性的目标。

氧化铝、氧化锆、莫来石等结构陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好等优点，通过将其与钴铬合金复合，可以有效提高合金植入物的耐磨性。但是，将陶瓷粉末与钴铬合金粉末直接机械混合后进行选区激光熔化成形，由于陶瓷材料的熔点远高于钴铬合金，在陶瓷-金属相界面处难以形成冶金结合并会产生缺陷，将导致钴铬合金植入物的力学性能降低。

生物活性陶瓷羟基磷灰石是构成人体硬组织的主要无机成分，由于与人体骨骼成分、结构基本一致，在机体中可以诱发新生骨细胞的生长，并与生物组织表面发生牢固键合，具有强化组织和材料之间结合的作用。

CN 100516317C公开了一种在钛或钛合金表面电泳沉积羟基磷灰石涂层的方法，可以提高钛或钛合金的生物相容性，但是该方法需要对钛或钛合金进行复杂的化学浸蚀预处理，先后在丙酮、乙醇、双氧水和浓氨水混合溶液中多次浸泡，操作步骤复杂，延长了处理时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种羟基磷灰石嫁接钴包覆陶瓷复合粉末，以及该复合粉末的制备方法。在钴铬合金粉末中掺混本发明复合粉末进行选区激光熔化成形，可以改善钴铬合金的力学性能。

本发明所述的羟基磷灰石嫁接钴包覆陶瓷复合粉末是先将经除油、粗化、敏化和活化处理的氧化物陶瓷粉末置于化学镀钴液中反应得到镀覆均匀的钴包覆陶瓷粉末，再将钴包覆陶瓷粉末放入羟基磷灰石悬浮液中，利用电泳沉积工艺在钴包覆陶瓷粉末表面嫁接羟基磷灰石得到的复合粉末。

其中，所述氧化物陶瓷粉末包括但不限于是氧化铝、氧化锆、莫来石中的一种，或几种的任意比例混合物。