采用激光选区烧结成型制备多孔钽医用植入材料的方法

摘要

一种多孔钽医用植入材料的制备方法，采用粒径≤10μm纯钽粉为原料，直接进行激光选区烧结成型人骨金属仿生材料，激光选区烧结时的每层铺粉厚度在60～80μm；再对成型的人骨金属仿生材料进行包括烧结、冷却得到多孔钽医用植入材料。采用上述激光选区烧结制得的成形坯料经烧结、冷却处理得到完全三维连通的多孔钽医用植入材料、与人体骨组织微观结构相一致，使该多孔金属植入材料生物相容性、生物安全性好；本发明方法还具有工艺设备简单、操作成本低，整个制备过程无污染、对人体无任何副作用、利于保证植入材料的生物安全性，同时成型速度快、非常利于工业化生产应用。

主权项

一种多孔钽医用植入材料的制备方法，将粒径为10μm的纯钽粉末输送到三维打印的平台上，滚压铺层，设计要制备的样品尺寸为φ10×100mm，并将其UG文件输入成型设备中，进行激光选区烧结成型；计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结输送的纯钽粉以形成零件的一个层面，粉末完成一层后，工作活塞下降50μm，铺粉系统铺上新的钽粉，控制激光束再扫描烧结新层，如此循环往复，层层叠加，直到三维试样成型；激光选区烧结过程中，激光功率在58W，扫描速度为19mm/s，扫描间距为0.13mm，每层铺粉层厚为80μm，整个成型过程在氩气保护气氛中进行，氩气纯度大于99.999%；然后取出成型样品，放入真空炉中进行高温真空烧结，17℃/min的速率从室温升至1750℃，保温135min，随炉冷至260℃，真空度为10^‑4Pa；以15℃/min的速率升至1650℃，保温220min；以7.5℃/min的速率升至2150℃，保温160min，真空度为10^‑3Pa；真空度为10^‑4Pa～10^‑3Pa；以15℃/min的速率冷却至1520℃，保温45min；以16℃/min的速率冷却至1220℃，保温60min；以13℃/min的速率冷却至800℃，然后随炉冷却；烧结完毕，真空度为10^‑4Pa～10^‑3Pa，以20℃/min升温至850℃、保温420min，再以4℃/min冷至400℃、保温270min，然后随炉冷却至室温。