采用激光快速成形制备HA/Ti梯度生物活性材料的方法

摘要

本发明公开了一种采用激光快速成形制备HA/Ti梯度生物活性材料的方法，该方法引入梯度功能材料的概念，将CaHPO4·2H2O+CaCO3与钛粉末配比按梯度变化，利用激光快速成形技术将混合材料采取同步送粉方式直接熔覆于钛金属表面，期望获得具有良好两相结合强度的医用梯度生物活性材料，促进金属表面成骨细胞的增殖与分化、解决金属植入材料与骨早期结合的难题，为钛在临床的更好应用提供理论和实验基础。

主权项

1.一种采用激光快速成形制备HA/Ti梯度生物活性材料的方法，其特征在于，该方法选用纯钛粉末、CaHPO₄·2H₂O与CaCO₃粉末，采用激光加工设备在纯钛锻造板材上制备HA/Ti梯度生物活性材料，具体包括下列步骤：步骤一，对纯钛锻造板材表面先用砂纸进行打磨后用丙酮清洗去污；步骤二，将纯钛粉末、CaHPO₄·2H₂O与CaCO₃混合粉末分别置入两路或三路自动送粉器，其中，CaHPO₄·2H₂O与CaCO₃粉末按照70～80％比20～30％的质量比混合，同时在混合粉末中加入微量稀土Y₂O₃，所述的微量稀土Y₂O₃的加入量为混合粉末质量的0.5％～1％；步骤三，调整粉末的输出量，纯钛粉末按照100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％顺序递减，CaHPO₄·2H₂O和CaCO₃混合粉末按照10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％顺序递增；步骤四，控制激光功率密度为60w/mm²～80w/mm²，激光扫描速度850mm/min～950mm/min，自动送粉器送粉量范围1-10g/min，搭接率为35％，在纯钛锻造板材表面进行多层熔覆；所述的多层熔覆的工艺过程是：激光束在基材表面形成一定尺寸的熔池，在激光扫描的同时，送粉器按照各自的送粉比例向熔池中送入金属/陶瓷粉末，即进行同步送粉涂覆，冷凝后得到具备单层涂覆的钛基陶瓷材料；然后将激光束和送粉器沿Z轴方向上升一个距离Z，按照预先设定，调整各个送粉器的送粉比例，再重复前一个步骤，涂覆下一层材料；循环往复，即可制得在钛基材表面逐渐过渡、HA含量逐渐增多的功能梯度活性材料。