【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用植入材料，具体而言，涉及一种铁基梯度金属陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
1、骨关节疾病已经成为中老年人群中的常见病和多发病，其限制了患者的基本活动能力，严重影响了患者的生活质量。人工关节置换术被认为是治疗骨关节疾病、恢复受损关节功能的最佳治疗手段，最初人工关节置换术中所使用的人工关节为金属关节。金属关节具有强度、硬度高，抗磨损能力出色，能够承受较大负荷，成本较低等优点，但是金属关节同时还存在着骨溶解风险高，长期使用会引起周围组织炎症反应，重量大，舒适度差等缺点。为此，人们开始研发陶瓷关节，陶瓷关节具有良好的生物相容性，骨溶解风险低。但是，陶瓷关节的成本较高，且较脆，如果跌倒、发生事故或关节安装不当，可能会导致关节断裂，断裂后的关节碎片可能会嵌入关节囊中，手术很难去除。可见，无论是金属关节还是陶瓷关节，都存在一定的缺陷，因此，寻求一种结合金属和陶瓷优点的关节置换材料，以更好地为骨关节病患者解除关节病痛，提高生活质量，成为本领域的研发重点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了提供一种铁基梯度金属陶瓷材料及其制备方法，本专利技术提供的铁基梯度金属陶瓷材料仿照人类骨头的结构，能够具有与人类骨头相近的力学性能，在制备为人工关节后，能够更好地为骨关节病患者解除关节病痛，提高生活质量。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、本专利技术技术方案之一：
4、一种铁基梯度金属陶瓷材料，其是由金属相和陶瓷相按照质量比为2
5、进一步地，所述金属相的化学成分为：cr 17～19wt.％、mo 2.5～3.0wt.％、n i13～15wt.％、mn 1～2wt.％、n 0.01～0.1wt.％、fe余量；
6、作为优选，金属相的化学成分为：cr 18wt.％、mo 2.75wt.％、n i 14wt.％、mn1.5wt.％、n 0.05wt.％、fe余量。
7、进一步地，所述陶瓷相为氧化锆。
8、本专利技术技术方案之二：
9、上述铁基梯度金属陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
10、1)按照金属相的化学成分，以铁粉为原料，在铁粉中添加铬、钼、镍、锰和氮元素，得到金属相原料预混物，之后将金属相原料预混物加入至柠檬酸中，混合，得到金属相混合溶液；
11、2)对步骤1)得到的金属相混合溶液进行凝胶处理，得到金属相凝胶；
12、3)在步骤2)得到的金属相凝胶中加入陶瓷相，经离心、煅烧，得到所述铁基梯度金属陶瓷材料。
13、进一步地，步骤1)中，所述金属相原料预混物与柠檬酸的摩尔比为1∶(5～15)；
14、作为优选，金属相原料预混物与柠檬酸的摩尔比为1∶10；
15、进一步地，步骤1)中，所述混合为控制搅拌转速为500rpm，搅拌30～60min；
16、作为优选，混合为控制搅拌转速为500rpm，搅拌45min；
17、进一步地，步骤2)中，对金属相混合溶液进行凝胶处理前，需利用碱性溶液将金属相混合溶液的ph调整为6～8；
18、进一步地，步骤2)中，所述凝胶处理为在氮气保护下，将金属相混合溶液加热至100～130℃，之后控制搅拌转速为500rpm，不断搅拌金属相混合溶液直至金属相混合溶液变为凝胶状态；
19、作为优选，凝胶处理为在氮气保护下，将金属相混合溶液加热至110℃，之后控制搅拌转速为500rpm，不断搅拌金属相混合溶液直至金属相混合溶液变为凝胶状态；
20、进一步地，步骤3)中，所述离心的转速为500～1500rpm，时间为3～7min；
21、作为优选，离心的转速为1000rpm，时间为5min；
22、进一步地，步骤3)中，煅烧前，需对凝胶进行干燥；
23、更进一步地，所述干燥为于60～80℃下干燥5～10min；
24、进一步地，步骤3)中，所述煅烧为于500～600℃下煅烧20～30min。
25、作为优选，煅烧为于550℃下煅烧25min。
26、本专利技术技术方案之三：
27、上述铁基梯度金属陶瓷材料在生物医用植入方面的应用。
28、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
29、人类的骨头呈现外部坚韧，内部疏松多孔的结构，本专利技术提供的铁基梯度金属陶瓷材料仿照人类骨头的结构，能够具有与人类骨头相近的力学性能，其莫氏硬度能够达到5.5，平均拉伸强度能够达到138.32×106n/m2，平均压缩强度能够达到189.79×106n/m2；
30、本专利技术提供的铁基梯度金属陶瓷材料在制备为人工关节后，能够更好地为骨关节病患者解除关节病痛，提高生活质量。
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1.一种铁基梯度金属陶瓷材料，其特征在于，所述铁基梯度金属陶瓷材料是由金属相和陶瓷相按照质量比为2∶1混合而成，且从中心到四周，金属相含量由100％逐渐降低至5～10％，陶瓷相含量由0％逐渐升高至90～95％。
2.根据权利要求1所述的一种铁基梯度金属陶瓷材料，其特征在于，所述金属相的化学成分为：Cr 17～19wt.％、Mo 2.5～3.0wt.％、Ni 13～15wt.％、Mn 1～2wt.％、N 0.01～0.1wt.％、Fe余量。
3.根据权利要求1所述的一种铁基梯度金属陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷相为氧化锆。
4.一种如权利要求1～3所述的铁基梯度金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述金属相原料预混物与柠檬酸的摩尔比为1∶(5～15)；所述混合为控制搅拌转速为500rpm，搅拌30～60min。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，对金属相混合溶液进行凝胶处理前，需利用碱性溶液将金属相混合溶液的pH调整为6～8。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述凝胶处理为在氮气保护下，将金属相混合溶液加热至100～130℃，之后控制搅拌转速为500rpm，不断搅拌金属相混合溶液直至金属相混合溶液变为凝胶状态。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述离心的转速为500～1500rpm，时间为3～7min；所述煅烧为于500～600℃下煅烧20～30min。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，煅烧前需对凝胶进行干燥。
10.一种如权利要求1～3所述的铁基梯度金属陶瓷材料在生物医用植入方面的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铁基梯度金属陶瓷材料，其特征在于，所述铁基梯度金属陶瓷材料是由金属相和陶瓷相按照质量比为2∶1混合而成，且从中心到四周，金属相含量由100％逐渐降低至5～10％，陶瓷相含量由0％逐渐升高至90～95％。
2.根据权利要求1所述的一种铁基梯度金属陶瓷材料，其特征在于，所述金属相的化学成分为：cr 17～19wt.％、mo 2.5～3.0wt.％、ni 13～15wt.％、mn 1～2wt.％、n 0.01～0.1wt.％、fe余量。
3.根据权利要求1所述的一种铁基梯度金属陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷相为氧化锆。
4.一种如权利要求1～3所述的铁基梯度金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述金属相原料预混物与柠檬酸的摩尔比为1∶(5～15)；所述混合为控制搅...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明霞，杨越晴，畅庚榕，郭峰，姚梓萌，李海燕，孟瑜，
申请(专利权)人：西安文理学院，
类型：发明
国别省市：
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