專利名稱：一種鈦合金表面生物梯度涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)用鈦合金表面涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及的是鈦合金表面制備Ti-YSZ-FHA生物梯度涂層及其制備方法，具體是用料漿噴涂-燒結(jié)法在Ti6Al4V合金表面制備Ti-YSZ-FHA生物梯度活性涂層。
背景技術(shù)：
輕基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)分子式為Caltl (PO4) 6 (OH) 2,是人體硬組織的基本無機成分，具有良好的生物相容性及生物活性，HA涂層的溶解刺激了骨組織的結(jié)合，它植入人體后能在短時間內(nèi)與人體的軟組織形成緊密結(jié)合。但是HA脆性大、強度低，抗折強度和斷裂韌性差，限制了它在人體負重部位的應(yīng)用。而通過涂層技術(shù)在強基體(純鈦或鈦合金)表面涂覆HA活性涂層，形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)種植體可改變原金屬種植體表面形態(tài)，形成相互溝通的孔突，生成的組織向孔突內(nèi)生長，增強了種植體與骨的機械結(jié)構(gòu)并引導(dǎo)骨生長，成為目前研究的熱點之一。但是臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，HA在人體中的降解速度快，導(dǎo)致涂層的剝落，以致種植體在人體內(nèi)快速失效。采用氟部分取代羥基形成的含氟HA，即FHA，既有HA的生物活性，同時有較低的溶解度，在體內(nèi)的降解速度低，有更長的存留時間；而且FHA具有良好的抗菌作用。料漿噴涂為近年來廣泛應(yīng)用于制備各種功能性金屬/陶瓷復(fù)合材料，具有沉積速度快、沉積層厚度、組成和結(jié)構(gòu)可控、設(shè)備和エ藝過程簡單、成本低等優(yōu)點，應(yīng)用料漿噴涂方法制備HA以及改性的FHA涂層越來越受到人們的廣泛關(guān)注。料漿噴涂制備的涂層材料需要一個后續(xù)的熱處理以使沉積層進一步致密化。功能梯度材料(FGM)的發(fā)展特別是功能梯度涂層(FGC)的提出為解決涂層與基體之間力學性能不匹配的問題提供了一種新的思路。功能梯度材料的(FGM)的組分呈梯度化分布，使材料性能連續(xù)變化，從而發(fā)揮了組員材料各自優(yōu)勢。FGM組員成分連續(xù)變化減弱甚至消除了材料中的宏觀界面，使涂層內(nèi)的應(yīng)カ得到緩和甚至消除。氧化錯(ZrO2),特別是氧化乾部分穩(wěn)定的氧化錯(yttria stabilized zirconia,YSZ)具有良好的韌性，較高的彈性模量，YSZ的存在使涂層與基體之間的熱膨脹系數(shù)的差值有ー緩慢變化的區(qū)間，有利于降低涂層與基體間的內(nèi)應(yīng)力，增強界面的結(jié)合強度，研究表明，在羥基磷灰石涂層中加入YSZ后，涂層的熱穩(wěn)定性能大大提高，涂層的力學性能，如結(jié)合強度、彈性模量、斷裂韌性等都得到了明顯的改善。因此本發(fā)明結(jié)合了以上各種制備涂層的優(yōu)勢，以Ti-25Nb-10Ta-lZr_0. 2Fe為基體，YSZ為強化增韌相，Ti粉的加入強化了涂層和基體的結(jié)合，從基體到涂層Ti含量逐漸減少，F(xiàn)HA含量逐漸增加，在國內(nèi)外首次應(yīng)用料漿噴涂及后續(xù)熱處理的方法制備了Ti-YSZ-FHA復(fù)合生物梯度涂層材料。所制備的涂層材料力學性能優(yōu)良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)缺陷，在鈦合金表面應(yīng)用料漿噴涂-燒結(jié)法制備Ti-YSZ-FHA生物功能梯度涂層及其具體的制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的
ー種鈦合金表面的生物梯度活性涂層是在鈦合金表面電沉積有Ti-YSZ-FHA生物梯度活性涂層，所述涂層分別用Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序依次在每個溶液中電沉積獲得，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，YSZ與FHA的質(zhì)量比1:5 1:2，所述FHA為Ca10 (PO4)6 [(OH) ^xFJ 2 <χ ≤ 1，YSZ 粉由 6-8 wt%Y203 和 92_94wt%Zr02 組成，所述的鈦合金為 Ti-25Nb-10Ta-lZr-0. 2Fe 合金。
ー種鈦合金表面制備生物梯度活性涂層的方法包括以下步驟
(1)料漿噴涂粉末的制備
A、制備FHA粉末
a.溶液配制分別配制Ca(NO3)2· 4H20以及(NH4)2HPO4溶液，控制Ca與P的摩爾比為1.67 I，把根據(jù)化學式Caltl(PO4) J(OH)^FJ2，0〈x彡I中相應(yīng)x取值的NH4F加入到(NH4)2ΗΡ04溶液中，攪拌，使各溶液中的固體充分溶解，將濃氨水滴入各溶液中，使各溶液PH值為11 ;
b.滴定將前述(NH4)2ΗΡ04溶液逐滴緩慢的加入到Ca(NO3)2·4Η20溶液中，滴定的同時劇烈攪拌，用氨水保持混合液的PH值不小于10. 5，反應(yīng)完全后混合液置于室溫下繼續(xù)攪拌2 24h ；
c.將攪拌后的混合液陳化后過濾，干燥研磨，過200目 325目篩得到FHA粉末
B、用行星球磨制備Ti-YSZ-FHA復(fù)合粉末
將質(zhì)量比1:5 1:2的YSZ和FHA粉末置于球磨罐中球磨混料，再將Ti粉與已經(jīng)均勻混合的YSZ+FHA粉末分別按質(zhì)量比1:5飛1的不同梯度質(zhì)量比置于球磨罐中行星球磨，得到不同成分配比的復(fù)合粉末
(2)鈦合金表面通過打磨、除油以及酸預(yù)處理
(3)分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序配制溶液，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，總?cè)苜|(zhì)的質(zhì)量濃度為10g/L 120g/L，以經(jīng)過預(yù)處理的鈦合金片為基體
(4)采用惰性氣體保護熱處理技術(shù)對涂層進行噴涂后熱燒結(jié)處理。C步中所述陳化過程為將混合液靜置24tT72h，倒出上層清液，將剩余混合液置于加熱爐上加熱至沸騰，直至無明顯氨氣氣味；所述過濾過程為將剩余混合液進行蒸餾水洗，直至PH值為7，最后用無水こ醇進行過濾得濾餅；所述干燥過程為所得濾餅置于干燥箱中于60°C 80°C干燥24tT72h ;所述研磨，過篩過程為將干燥所得產(chǎn)物在研磨缽中進行研磨，然后用200目 325目篩子過篩最終得到FHA粉末。B步中將YSZ和FHA粉末按質(zhì)量比1:5 1:2置于氧化鋯球磨罐中球磨混料，無水こ醇為介質(zhì)，滾筒球磨機轉(zhuǎn)速100 rpnTl50rpm，球磨時間f 5h ;球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C 80°C，時間24tT72h ;分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序混合粉末，置于球磨罐中行星球磨，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，無水こ醇為介質(zhì)，球磨機轉(zhuǎn)速為20(T300rpm，球磨時間5tTl0h ;球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C 80°C，時間24h 72h。(2)步中鈦合金的預(yù)處理過程為鈦合金片置于こ醇和丙酮的混合溶液中超聲清洗15mirT30min除油，配制體積分數(shù)為10% 30%的HNO3和1% 4%的HF的混合溶液，將鈦合金試片在溶液中浸泡2min,蒸懼水超聲清洗15min"30min,烘干。所述的步驟(3)的具體過程為，分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序混合粉末，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，混合粉末分散于無水こ醇中，得到不同成分配比的混合液，混合液的濃度為10g/L 120g/L，以經(jīng)過預(yù)處理的鈦片為基體，進行料漿噴涂；控制涂層厚度10μπΓ 20μπι，烘干。所述的步驟(4)中熱處理保護氣為氬氣，升溫速度為3°C /mirT7°C /min，熱處理溫度為500°C 1000°C，保溫時間為2h 5h，降溫速度為1°C /mirT5°C /min。所述的步驟(I)中制備涂層的Ti粉粒子大小為30 μ πΓ50 μ m，YSZ粉由6_8wt%的Y2O3和92-94wt%的ZrO2，粒子大小為O. 5 μ m 5 μ m)，F(xiàn)HA粉粒子大小為20 μ m 40 μ m。本發(fā)明所述的FHA為Caltl (PO4) 6 [ (OH) ^xFj 2，0〈x ^ 1,FHA使涂層具有良好的熱穩(wěn)定性和生物相容性。Ti加強了涂層和基體之間的結(jié)合，YSZ改善了涂層的力學性能。采用料漿噴涂-燒結(jié)技術(shù)，通過調(diào)整料漿噴涂電壓和燒結(jié)溫度使涂層具有優(yōu)良的力學性能，具體步驟如下
(1)料漿噴涂粉末的制備，用行星球磨制備Ti-YSZ-FHA復(fù)合粉末；
(2)基體預(yù)處理；
(3)料漿噴涂，采用無水こ醇+稀鹽酸體系，控制沉積電壓以及料漿噴涂在不同成分配比的混合液中進行的時間，控制梯度涂層的結(jié)構(gòu)和厚度；
(4)熱處理，采用惰性氣體保護熱處理技術(shù)對涂層進行噴涂后續(xù)處理。所述的步驟(1)，具體是
本發(fā)明所用的原材料純 Ti ijv(30ym"50ym), YSZ 粉(6-8wt%Y203，92_94wt%Zr02，O. 5μπΓ5μπι)，ΡΗΑ·(20μπΓ40μπι)。①制備均勻混合的YSZ+FHA粉末
將YSZ和FHA粉末(質(zhì)量比1:5 1:2)置于氧化鋯球磨罐中球磨混料，無水こ醇為介質(zhì)，滾筒球磨機轉(zhuǎn)速100rpnTl50rpm，球磨時間l 5h。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度600C 80°C，時間 24h 72h。②Ti+YSZ+FHA復(fù)合粉末的制備
分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序混合粉末，置于球磨罐中行星球磨，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5,無水こ醇為介質(zhì),球磨機轉(zhuǎn)速為20(T300rpm,球磨時間5tTl0h。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C 80°C，時間24h 72h。所述的步驟(2)，具體是
Ti-25Nb-10Ta-lZr-0. 2Fe合金片(IOmmX IOmmX 2 3mm)用0#砂紙打磨，置于こ醇和丙酮的混合溶液中超聲清洗15mirT30min除油，配制體積分數(shù)為10% 30%的HNO3和1% 4%的HF的混合溶液,將鈦合金試片在溶液中浸泡2min,蒸懼水超聲清洗15min"30min,烘干。所述的步驟(3)，具體是
分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序混合粉末，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，混合粉末分散于無水こ醇中，得到不同成分配比的混合液，混合液的濃度為10g/L^120g/L,以經(jīng)過預(yù)處理的鈦片為基體，進行料漿噴涂；從基體到涂層表面Ti含量逐 漸減少，F(xiàn)HA含量逐漸增加，形成梯度涂層，烘干?？刂仆繉雍穸?0μπΓ 20μπι。所述的步驟(4)，具體是將料漿噴涂的涂層置于管式爐中在氬氣保護下進行熱處理，升溫速度為:TC /mirT7°C /min，熱處理溫度為500°C 1000°C，保溫時間為2h 5h，降溫速度為1°C /mirT5°C /min。本發(fā)明具有明顯的技術(shù)進步，本發(fā)明以Ti-25Nb-10Ta-lZr_0. 2Fe為基體，YSZ為強化增韌相，從基體到涂層Ti含量逐漸減少，F(xiàn)HA含量逐漸增加，在國內(nèi)外首次應(yīng)用料漿噴涂及后續(xù)熱處理的方法制備了 Ti-YSZ-FHA復(fù)合生物梯度涂層材料。所制備的涂層材料不僅可在成分上實現(xiàn)梯度變化，提高基體與涂層熱物性能與力學性能的匹配性，從而提高涂層與基體的結(jié)合力(可達26. 8MPa)，而且采用料漿噴涂還具有操作簡單、調(diào)控方便、可適用于復(fù)雜形狀的基體，具有很強的產(chǎn)業(yè)化前景。
具體實施方式

下面結(jié)合實例對本發(fā)明做進ー步的描述。實施例I
配制 lmol/L 的 Ca(NO3)2 · 4H20 以及 ImoVL(NH4)2HPO4 溶液，對應(yīng)相應(yīng) Ca10 (PO4)6(OH)F取值的NH4F加入到(NH4)2HPO4溶液中，控制Ca與P的摩爾比為I. 67:1，攪拌，使個溶液中的固體充分溶解，將濃氨水滴入各溶液中，使各溶液pH值為11。將(NH4)2ΗΡ04溶液逐滴緩慢的加入到Ca(NO3)2 · 4H20溶液中，滴定的同時劇烈攪拌，用氨水保持混合液的PH值不小于10. 5，反應(yīng)完全后混合液置于室溫下繼續(xù)攪拌4h。將混合液靜置24h，倒出上層清液，將剩余混合液置于加熱爐上加熱至沸騰，直至無明顯氨氣氣味。將剩余混合液進行蒸餾水洗，直至PH值為7，最后用無水こ醇進行過濾。所得濾餅置于干燥箱中于60°C干燥48h。將所得產(chǎn)物在研磨缽中進行研磨，然后用325目篩子過篩最終得到FHA粉末。將8wt%的Y2O3和92wt%Zr02配制成YSZ粉，將YSZ和FHA粉末質(zhì)量比1:5置于氧化鋯球磨罐中球磨混料，無水こ醇為介質(zhì)，滾筒球磨機轉(zhuǎn)速lOOrpm，球磨時間lh。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C，時間24h。將Ti粉與已經(jīng)均勻混合的YSZ+FHA粉末質(zhì)量比分別為1: 5，1: 1，5:1置于氧化鋯球磨罐中行星球磨，無水こ醇為介質(zhì)，球磨機轉(zhuǎn)速為200rpm，球磨時間5h。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C，時間24 h。Ti-25Nb-10Ta-lZr-0. 2Fe 合金片(IOmmX IOmmX 2mm)用用 0# 砂紙打磨，置于こ醇和丙酮的混合溶液中超聲清洗15min除油，配制體積分數(shù)為10%的HNO3和1%的HF的混合溶液，將鈦合金試片在溶液中浸泡Imin,蒸懼水超聲清洗30min,烘干。分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序混合粉末，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，混合粉末分散于無水こ醇中，得到不同成分配比的混合液，混合液的濃度為10g/L，以經(jīng)過預(yù)處理的鈦片為基體，進行料漿噴涂；從基體到涂層表面Ti含量逐漸減少，F(xiàn)HA含量逐漸增加，形成梯度涂層，烘干。控制涂層厚度10 μ m。將料漿噴涂的涂層置于管式爐中在氬氣保護下進行熱處理，升溫速度為:TC /min，熱處理溫度為500°C，保溫時間為2h，降溫速度為1°C /min。涂層厚度約為10 μ m ;涂層有少許裂紋，涂層和基體的結(jié)合力為12. 5MPa。實施例2FHA粉末和YSZ粉末制備方法同實施例I。將YSZ和FHA粉末質(zhì)量比1:3置于氧化鋯球磨罐中球磨混料，無水乙醇為介質(zhì)，滾筒球磨機轉(zhuǎn)速lOOrpm，球磨時間lh。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C，時間24h。將Ti粉與已經(jīng)均勻混合的YSZ+FHA粉末質(zhì)量比分別為1:5，1:3，1:1，3:1，5:1置于氧化鋯球磨罐中行星球磨，無水乙醇為介質(zhì)，球磨機轉(zhuǎn)速為250rpm，球磨時間5h。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C，時間24h。鈦合金片置于乙醇和丙酮的混合溶液中超聲清洗20min除油，配制體積分數(shù)為15%的HNO3和2%的HF的混合溶液，將鈦合金試片在溶液中浸泡lmin·，蒸餾水超聲清洗20min,烘干。分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序混合粉末，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，混合粉末分散于無水乙醇中，得到不同成分配比的混合液，混合液的濃度為50g/L，以經(jīng)過預(yù)處理的鈦片為基體，進行料漿噴涂；控制涂層厚度50 μ m，烘干。將料漿噴涂的涂層置于管式爐中在氬氣保護下進行熱處理，升溫速度為3°C /min，熱處理溫度為700°C，保溫時間為2h，降溫速度為1°C /min。涂層厚度約為50 μ m;涂層和基體結(jié)合致密，無明顯裂紋，涂層和基體的結(jié)合力為26.8MPa。實施例3
FHA粉末和YSZ粉末制備方法同實施例I。將YSZ和FHA粉末質(zhì)量比1:3置于氧化鋯球磨罐中球磨混料，無水乙醇為介質(zhì)，滾筒球磨機轉(zhuǎn)速150rpm，球磨時間lh。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C，時間24h。將Ti粉與已經(jīng)均勻混合的YSZ+FHA粉末質(zhì)量比分別為1:5，1:3，1:1，3:1，5:1置于氧化鋯球磨罐中行星球磨，無水乙醇為介質(zhì)，球磨機轉(zhuǎn)速為300rpm，球磨時間5h。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C，時間24h。鈦合金片置于乙醇和丙酮的混合溶液中超聲清洗25min除油，配制體積分數(shù)為25%的HNO3和3%的HF的混合溶液，將鈦合金試片在溶液中浸泡2min，蒸餾水超聲清洗25min,烘干。分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序混合粉末，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，混合粉末分散于無水乙醇中，得到不同成分配比的混合液，混合液的濃度為70g/L，以經(jīng)過預(yù)處理的鈦片為基體，進行料漿噴涂；控制涂層厚度70 μ m，烘干。將料漿噴涂的涂層置于管式爐中在氬氣保護下進行熱處理，升溫速度為3°C /min，熱處理溫度為900°C，保溫時間為2h，降溫速度為1°C /min。涂層厚度約為70 μ m;涂層和基體結(jié)合致密，無明顯裂紋，涂層和基體的結(jié)合力為20.IMPa0實施例4
FHA粉末和YSZ粉末制備方法同實施例I。將YSZ和FHA粉末質(zhì)量比1:4置于氧化鋯球磨罐中球磨混料，無水乙醇為介質(zhì)，滾筒球磨機轉(zhuǎn)速lOOrpm，球磨時間lh。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C，時間24h。將Ti粉與已經(jīng)均勻混合的YSZ+FHA粉末質(zhì)量比為5:1置于氧化鋯球磨罐中行星球磨，無水乙醇為介質(zhì)，球磨機轉(zhuǎn)速為250rpm，球磨時間5h。球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C，時間24h。鈦合金片置于乙醇和丙酮的混合溶液中超聲清洗30min除油，配制體積分數(shù)為30%的HNO3和4%的HF的混合溶液，將鈦合金試片在溶液中浸泡lmin，蒸餾水超聲清洗30min,烘干。分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比逐漸減少的次序混合粉末，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，混合粉末分散于無水乙醇中，得到不同成分配比的混合液，混合液的濃度為120g/L，以經(jīng)過預(yù)處理的鈦片為基體，進行料漿噴涂；控制涂層厚度120 μ m，烘干。將料漿噴涂的涂層置于管式爐中在氬氣保護下進行熱處理，升溫速度為3°C /min，熱處理溫度為1000°C，保溫時間為5h，降溫速度為1°C /min。
涂層厚度約為120 μ m ;有明顯的裂紋產(chǎn)生，涂層和基體的結(jié)合力為8. 6Mpa。
權(quán)利要求
1.一種鈦合金表面的生物梯度活性涂層，其特征在于，在所述的鈦合金表面料漿噴涂Ti-YSZ-FHA生物梯度活性涂層，所述涂層分別用Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比遞減的次序依次噴涂獲得，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，YSZ與FHA的質(zhì)量比1:5 1:2，所述FHA為Ca10 (PO4) 6 [ (OH)卜力]2，0〈x 彡 I，YSZ 粉由 6_8wt% 的 Y2O3 和 92_94wt% ZrO2 組成，所述的鈦合金為 Ti-25Nb-10Ta-lZr-0. 2Fe 合金。
2.一種鈦合金表面生物梯度活性涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)料漿噴涂粉末的制備 A、制備FHA粉末 a.溶液配制分別配制Ca(NO3)2· 4H20以及(NH4)2HPO4溶液，控制Ca與P的摩爾比為1.67 I，把根據(jù)化學式Caltl(PO4) WOHUJyCKx≤I中相應(yīng)x取值的NH4F加入到(NH4)2HPO4溶液中攪拌，使各溶液中的固體充分溶解，將濃氨水滴入各溶液中，使各溶液PH 值為11 ; b.滴定將前述(NH4)2ΗΡ04溶液逐滴緩慢的加入到Ca (NO3) 2 ·4Η20溶液中，滴定的同時劇烈攪拌，用氨水保持混合液的PH值不小于10. 5，反應(yīng)完全后混合液置于室溫下繼續(xù)攪拌2 24h ； c.將攪拌后的混合液陳化后過濾，干燥研磨，過200目^325目篩得到FHA粉末 B、用行星球磨制備Ti-YSZ-FHA復(fù)合粉末 將質(zhì)量比1:5 1:2的YSZ和FHA粉末置于球磨罐中球磨混料，再將Ti粉與已經(jīng)均勻混合的YSZ+FHA粉末分別按質(zhì)量比1:5飛1的不同梯度質(zhì)量比置于球磨罐中行星球磨； (2)鈦合金表面通過打磨、除油以及酸預(yù)處理； (3)分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比遞減的次序配制料漿，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，總?cè)苜|(zhì)的質(zhì)量濃度為10g/L 120g/L，以經(jīng)過預(yù)處理的鈦合金片為基體； (4)采用惰性氣體保護熱處理技術(shù)對涂層進行噴涂后熱燒結(jié)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金表面制備生物梯度涂層的方法，其特征在于，c步中所述陳化過程為將混合液靜置24tT72h，倒出上層清液，將剩余混合液置于加熱爐上加熱至沸騰，直至無明顯氨氣氣味；所述過濾過程為將剩余混合液進行蒸餾水洗，直至PH值為7，最后用無水乙醇進行過濾得濾餅；所述干燥過程為所得濾餅置于干燥箱中于60°C 80°C干燥24tT72h ;所述研磨，過篩過程為將干燥所得產(chǎn)物在研磨缽中進行研磨，然后用200目^325目篩子過篩最終得到FHA粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金表面制備生物梯度涂層的方法，其特征在于，B步中將YSZ和FHA粉末按質(zhì)量比1: 5 1:2置于氧化鋯球磨罐中球磨混料，無水乙醇為介質(zhì)，滾筒球磨機轉(zhuǎn)速100rpnTl50rpm，球磨時間f 5h ;球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C ^80°C，時間24tT72h ;分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比遞減的次序混合粉末，置于球磨罐中行星球磨，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5,無水乙醇為介質(zhì),球磨機轉(zhuǎn)速為20(T300rpm,球磨時間5tTl0h ;球磨后置于干燥箱中干燥，干燥溫度60°C 80°C，時間24tT72h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金表面制備生物梯度涂層的方法，其特征在于，(2)步中鈦合金的預(yù)處理過程為鈦合金片用0#砂紙打磨，置于乙醇和丙酮的混合溶液中超聲清洗15mirT30min除油，配制體積分數(shù)為10% 30%的HNO3和1% 4%的HF的混合溶液，將鈦合金試片在溶液中浸泡2min,蒸懼水超聲清洗15min"30min,烘干。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金表面制備生物梯度涂層的方法，其特征在于，所述的步驟(3)的具體過程為，分別按照Ti與YSZ+FHA的質(zhì)量比遞減的次序混合粉末，所述的遞減質(zhì)量比是由5 I至I 5，混合粉末分散于無水乙醇中，得到不同成分配比的混合液，混合液的濃度為10g/L 120g/L，進行料漿噴涂，控制涂層厚度10μπΓ 20μπι，烘干。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金表面制備生物梯度涂層的方法，其特征在于，所述的步驟(4)中熱處理保護氣為氬氣，升溫速度為3°C /mirT7°C /min，熱處理溫度為500°C 1000°C，保溫時間為2h 5h，降溫速度為1°C /mirT5°C /min。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金表面制備生物梯度涂層的方法，其特征在于，所述的步驟(I)中制備涂層的Ti粉粒子大小為30 μ πΓ50 μ m, YSZ粉由6_8wt%的Y2O3和92_94wt%的ZrO2，粒子大小為O. 5 μ m 5 μ m)，F(xiàn)HA粉粒子大小為20 μ m 40 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鈦合金表面生物活性涂層的制備方法，所述的涂層結(jié)構(gòu)為Ti-YSZ-FHA，通過滾筒球磨混料制備了均勻混合的YSZ+FHA粉末，然后通過高能球磨(行星球磨)制備了不同的Ti與YSZ+FHA成分配比的Ti-YSZ-FHA復(fù)合粉末，采用料漿噴涂-燒結(jié)的方法在Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe鈦合金表面制備生物梯度涂層。通過改變料漿濃度來控制梯度涂層的厚度，經(jīng)過燒結(jié)處理后涂層與基體具有優(yōu)良的綜合力學性能。
文檔編號A61L27/32GK102657896SQ20121018048
公開日2012年9月12日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者周宏明, 易丹青, 楊伏良, 肖來榮, 鄧永燕 申請人:湖南省中大醫(yī)用材料與器械研究所