[发明专利]一种替代承重骨组织的医用多孔金属材料的制备方法

摘要

一种替代承重骨组织的医用多孔金属材料的制备方法，由钽粉与造孔剂、成型剂混合，再将混合粉末压制到有机泡沫体中成型、脱脂、烧结、冷却和热处理；脱脂是以0.3℃/min～2℃/min的速率逐步升温至400～800℃，以氩气通入构成保护气氛并保温300min～360min；烧结是在10^-4Pa～10^-3Pa，以10～20℃/min升温至1500～1800℃、保温120～240min、随炉冷至200～300℃，再以10～20℃/min升温至1500～1800℃、保温180～240min，以5～10℃/min升温至2000～2200℃、保温120～360min。经测试杂质含量低于0.2%、密度可达5.00～6.67g/cm³，孔隙度可达60～70%，孔隙直径可达200～400μm；弹性模量可达3.8～4.2Gpa，弯曲强度可达125～150Mpa、抗压强度可达72～90Mpa，有效解决了作为替代承重部位的医用多孔钽材料既要求其孔隙率较大、又要求力学性能好的矛盾。

主权项

一种替代承重骨组织的医用多孔金属材料的制备方法，其特征在于：以粒径小于42μm、氧含量小于0.1%左右的金属钽粉，硬脂酸锌和碳酸氢铵混合粉为原料，再经压制成型、脱脂处理、真空烧结、真空退火及常规后处理；其中，硬脂酸锌大约占11.5%、碳酸氢铵大约占23.0%、金属钽粉大约占65.5%，以体积百分含量计；压制成型：将原料混合粉末加入注塑成型机中在93Mpa下压制到聚氨酯泡沫体（孔径0.48～0.89mm，密度0.015 g/cm³～0.035g/cm³，硬度大于50⁰）中成型；压制成型后将混合粉末放入非氧化气氛炉中温至800℃，保护气氛为99.999%氩气进行脱脂处理，其在升温之前先通入纯净氩气至少30min以排除炉内空气，控温过程：以2℃/min的速率从室温升至400℃，保温330min，氩气通入量0.5L/min；以0.3℃/min的速率从400℃升至680℃，保温348min，氩气通入量1L/min；再关闭电源，脱脂后的样品随炉冷却，氩气通入量1L/min，直至冷却至室温时关闭氩气；对于脱脂处理后的样品随钨器置于高真空高温烧结炉内升温至2200℃进行真空烧结，在升温之前烧结炉的真空度至少要达到10^‑4Pa，以19℃/min升温至1650℃、保温150min、随炉冷至200～300℃，再以13℃/min升温至1600℃、保温190min，以9℃/min升温至2000～2200℃、保温180min；烧结完毕，真空度为10^‑4Pa～10^‑3Pa，以13℃/min的速率冷却至1540℃，保温50min；以15℃/min的速率冷却至1220℃，保温80min；以15℃/min的速率冷却至800℃，然后随炉冷却；对于真空烧结冷却后的样品随刚玉容器置于真空退火炉中升温至1250℃进行去应力退火处理，在升温之前退火炉内的真空度至少要达到10^‑4Pa，以20℃/min的速率从室温升至1100℃，保温420min，真空度为10^‑3Pa；再以7℃/min的速率冷却至1000℃，保温130min，真空度为10^‑3Pa；以13℃/min的速率冷却至800℃，保温96min，真空度为10^‑3Pa；以23℃/min的速率冷却至室温，真空度为10^‑3Pa，最后进行常规后处理制得多孔钽。