[发明专利]一种可再生钛基复合骨骼材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种3D粉末打印制备可再生多孔钛基复合骨骼材料的方法，属于钛基复合材料制备领域。本实验采用打印基体配比为95.5%Ti+1.6%Zn+2.5%Mg+0.4%Ag（质量分数）的混合纳米粉，然后通过机械球磨法进行机械混粉24小时，均匀后对其以80℃烘干1小时，得到金属粉末基。构建3D打印模型，用麦芽糊精基的液态粘合剂进行打印，熔覆结束后，将3维熔覆件放在白织灯加热的特定热氛围中保持60min，未熔化的粉末通过高压气流吹离支架，去除未熔粉末后，支架被放在氩气保护电子炉中烧结步骤来制得，本发明的有益效果是：植入物的多孔性设计提高了细胞的附着、增殖以及新血管的产生，实现了骨骼可再生。钛基复合材料改善了钛合金的耐蚀性、耐磨性以及抗菌杀毒的特性。

主权项

1.在一种可再生钛基复合骨骼材料的制备方法，其特征是：植入物的多孔性设计提高了细胞的附着、增殖以及新血管的产生，从而得到更好的骨结合，实现了骨骼的可再生，钛的存在使骨骼强度及韧性也得到提高，其具体制备方法包括如下步骤：（a）激光熔覆原料配比：烧结选用配比为95.5%Ti+1.6%Zn +2.5%Mg+0.4%Ag（质量分数）平均粒径为20μm的Ti，50μm的Zn，75-120μm的Mg、Ag混合纳米粉在烘干箱里以140℃烘干10小时；将上述粉末在QM-3SP4J行星式球磨机里进行机械混粉24小时，粉末混合均匀后对其以80℃烘干1h，得到金属粉末基；（b）3D打印模型构建：通过CAD建模，生成3维支架（20mm长，直径20mm），同时生成孔径在200-700μm的孔洞的模型，然后通过计算机将CAD模型分层，获得模型每一层的截面信息；（c）粘结剂制备：将麦芽糊精粉末溶解于蒸馏水中，比重为1：5（麦芽糊精：水）, 每100ml溶解粘结剂中加入10mg的叠氮化钠（抑制微生物的生长）,粘结剂小液滴由喷头喷出并与金属粉末基结合，对100μm的层厚度，保持粉末的饱和度在60%（无论是构件表层或是核心），进行打印；（d）获得纳米组织：熔覆结束，将三维熔覆件放在白织灯加热的特定热氛围中保持60min，未熔化的粉末通过高压气流吹离支架，从而获得复杂的结构件；（e）形成具有高度开放的多孔结构的材料：支架被放在氩气保护电子炉中烧结（气流量0.5L/min），第一阶加热（10℃/min）温度限制在450℃，然后保持1h，第二阶加热温度起始速率为20℃/min，达到最终烧结温度1400℃后保温2h，最后随炉冷却。