本发明专利技术公开一种钛合金表面生物活性涂层的制备方法，所述的涂层结构为Ti-YSZ-FHA，通过滚筒球磨混料制备了均匀混合的YSZ+FHA粉末，然后通过高能球磨（行星球磨）制备了不同的Ti与YSZ+FHA成分配比的Ti-YSZ-FHA复合粉末，采用料浆喷涂-烧结的方法在Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe钛合金表面制备生物梯度涂层。通过改变料浆浓度来控制梯度涂层的厚度，经过烧结处理后涂层与基体具有优良的综合力学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医用钛合金表面涂层制备
，涉及的是钛合金表面制备Ti-YSZ-FHA生物梯度涂层及其制备方法，具体是用料浆喷涂-烧结法在Ti6Al4V合金表面制备Ti-YSZ-FHA生物梯度活性涂层。
技术介绍
轻基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)分子式为Caltl (PO4) 6 (OH) 2,是人体硬组织的基本无机成分，具有良好的生物相容性及生物活性，HA涂层的溶解刺激了骨组织的结合，它植入人体后能在短时间内与人体的软组织形成紧密结合。但是HA脆性大、強度低，抗折强度和断裂韧性差，限制了它在人体负重部位的应用。而通过涂层技术在强基体(纯钛或钛合金)表面涂覆HA活性涂层，形成的复合结构种植体可改变原金属种植体表面形态，形成相互沟通的孔突，生成的组织向孔突内生长，增强了种植体与骨的机械结构并引导骨生长，成为目前研究的热点之一。但是临床应用发现，HA在人体中的降解速度快，导致涂层的剥落，以致种植体在人体内快速失效。采用氟部分取代羟基形成的含氟HA，即FHA，既有HA的生物活性，同时有较低的溶解度，在体内的降解速度低，有更长的存留时间；而且FHA具有良好的抗菌作用。料浆喷涂为近年来广泛应用于制备各种功能性金属/陶瓷复合材料，具有沉积速度快、沉积层厚度、组成和结构可控、设备和エ艺过程简单、成本低等优点，应用料浆喷涂方法制备HA以及改性的FHA涂层越来越受到人们的广泛关注。料浆喷涂制备的涂层材料需要一个后续的热处理以使沉积层进一步致密化。功能梯度材料(FGM)的发展特别是功能梯度涂层(FGC)的提出为解决涂层与基体之间力学性能不匹配的问题提供了一种新的思路。功能梯度材料的(FGM)的组分呈梯度化分布，使材料性能连续变化，从而发挥了组员材料各自优势。FGM组员成分连续变化减弱甚至消除了材料中的宏观界面，使涂层内的应カ得到缓和甚至消除。氧化错(ZrO2),特别是氧化乾部分稳定的氧化错(yttria stabilized zirconia,YSZ)具有良好的韧性，较高的弹性模量，YSZ的存在使涂层与基体之间的热膨胀系数的差值有ー缓慢变化的区间，有利于降低涂层与基体间的内应力，增强界面的结合强度，研究表明，在羟基磷灰石涂层中加入YSZ后，涂层的热稳定性能大大提高，涂层的力学性能，如结合強度、弹性模量、断裂韧性等都得到了明显的改善。因此本专利技术结合了以上各种制备涂层的优势，以Ti-25Nb-10Ta-lZr_0. 2Fe为基体，YSZ为强化增韧相，Ti粉的加入強化了涂层和基体的结合，从基体到涂层Ti含量逐渐減少，FHA含量逐渐增加，在国内外首次应用料浆喷涂及后续热处理的方法制备了Ti-YSZ-FHA复合生物梯度涂层材料。所制备的涂层材料力学性能优良。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术缺陷，在钛合金表面应用料浆喷涂-烧结法制备Ti-YSZ-FHA生物功能梯度涂层及其具体的制备方法。本专利技术的目的是通过以下方式实现的 ー种钛合金表面的生物梯度活性涂层是在钛合金表面电沉积有Ti-YSZ-FHA生物梯度活性涂层，所述涂层分别用Ti与YSZ+FHA的质量比逐渐減少的次序依次在每个溶液中电沉积获得，所述的递减质量比是由5 I至I 5，YSZ与FHA的质量比1:5 1:2，所述FHA为Ca10 (PO4)6 [(OH) ^xFJ 2 <χ ≤ 1，YSZ 粉由 6-8 wt%Y203 和 92_94wt%Zr02 组成，所述的钛合金为 Ti-25Nb-10Ta-lZr-0. 2Fe 合金。 ー种钛合金表面制备生物梯度活性涂层的方法包括以下步骤 (1)料浆喷涂粉末的制备 A、制备FHA粉末 a.溶液配制分别配制Ca(NO3)2· 4H20以及(NH4)2HPO4溶液，控制Ca与P的摩尔比为1.67 I，把根据化学式Caltl(PO4) J(OH)^FJ2，0〈x彡I中相应x取值的NH4F加入到(NH4)2ΗΡ04溶液中，搅拌，使各溶液中的固体充分溶解，将浓氨水滴入各溶液中，使各溶液PH值为11 ; b.滴定将前述(NH4)2ΗΡ04溶液逐滴缓慢的加入到Ca(NO3)2·4Η20溶液中，滴定的同时剧烈搅拌，用氨水保持混合液的PH值不小于10. 5，反应完全后混合液置于室温下继续搅拌2 24h ； c.将搅拌后的混合液陈化后过滤，干燥研磨，过200目 325目筛得到FHA粉末 B、用行星球磨制备Ti-YSZ-FHA复合粉末 将质量比1:5 1:2的YSZ和FHA粉末置于球磨罐中球磨混料，再将Ti粉与已经均匀混合的YSZ+FHA粉末分别按质量比1:5飞1的不同梯度质量比置于球磨罐中行星球磨，得到不同成分配比的复合粉末 (2)钛合金表面通过打磨、除油以及酸预处理 (3)分别按照Ti与YSZ+FHA的质量比逐渐減少的次序配制溶液，所述的递减质量比是由5 I至I 5，总溶质的质量浓度为10g/L 120g/L，以经过预处理的钛合金片为基体 (4)采用惰性气体保护热处理技术对涂层进行喷涂后热烧结处理。C步中所述陈化过程为将混合液静置24tT72h，倒出上层清液，将剩余混合液置于加热炉上加热至沸腾，直至无明显氨气气味；所述过滤过程为将剩余混合液进行蒸馏水洗，直至PH值为7，最后用无水こ醇进行过滤得滤饼；所述干燥过程为所得滤饼置于干燥箱中于60°C 80°C干燥24tT72h ;所述研磨，过筛过程为将干燥所得产物在研磨钵中进行研磨，然后用200目 325目筛子过筛最终得到FHA粉末。B步中将YSZ和FHA粉末按质量比1:5 1:2置于氧化锆球磨罐中球磨混料，无水こ醇为介质，滚筒球磨机转速100 rpnTl50rpm，球磨时间f 5h ;球磨后置于干燥箱中干燥，干燥温度60°C 80°C，时间24tT72h ;分别按照Ti与YSZ+FHA的质量比逐渐减少的次序混合粉末，置于球磨罐中行星球磨，所述的递减质量比是由5 I至I 5，无水こ醇为介质，球磨机转速为20(T300rpm，球磨时间5tTl0h ;球磨后置于干燥箱中干燥，干燥温度60°C 80°C，时间24h 72h。(2)步中钛合金的预处理过程为钛合金片置于こ醇和丙酮的混合溶液中超声清洗15mirT30min除油，配制体积分数为10% 30%的HNO3和1% 4%的HF的混合溶液，将钛合金试片在溶液中浸泡2min,蒸懼水超声清洗15min"30min,烘干。所述的步骤(3)的具体过程为，分别按照Ti与YSZ+FHA的质量比逐渐減少的次序混合粉末，所述的递减质量比是由5 I至I 5，混合粉末分散于无水こ醇中，得到不同成分配比的混合液，混合液的浓度为10g/L 120g/L，以经过预处理的钛片为基体，进行料浆喷涂；控制涂层厚度10μπΓ 20μπι，烘干。所述的步骤(4)中热处理保护气为氩气，升温速度为3°C /mirT7°C /min，热处理温度为500°C 1000°C，保温时间为2h 5h，降温速度为1°C /mirT5°C /min。所述的步骤(I)中制备涂层的Ti粉粒子大小为30 μ πΓ50 μ m，YSZ粉由6_8wt%的Y2O3和92-94wt%的ZrO2，粒子大小为O. 5 μ m 5 μ m)，FHA粉粒子大小为20 μ m 4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周宏明，杨伏良，易丹青，肖来荣，邓永燕，
申请(专利权)人：湖南省中大医用材料与器械研究所，
类型：发明
国别省市：
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