專利名稱：多孔鈦生物涂層骨植入體及其制造方法
技術領域：
本發明涉及多孔鈦生物涂層骨植入體的制造。
鈦及鈦合金以其優良的生物相容性，耐腐蝕性及質量輕、強度高與骨相近的彈性模量等特點，已作為人工骨、關節、牙齒根、血管、矯形植入體的優良材料。為將骨植入體達到永久性和半永久性生物固定，將植入體表面用鈦及鈦合金制成多孔狀或珊瑚狀表面，達到骨組織及人體組織的長入和再生融合，從而使骨植入體不發生松動及脫落。鑒于上述原因，多孔及珊瑚狀鈦生物涂層被開發，日本專利JP62,174,302報道，將鈦合金粉與鈦合金基材粘結后在攝氏1350度下，真空燒結5小時，從而形成多孔鈦合金表面涂層。美國專利US4,650,109也報道制造多孔表面的方法是采用粘結劑加熱到β相變溫度制造。JP04,141,163也報道在攝氏950度燒結4小時制造多孔表面涂層的骨植入體。上述制造方法都需要予先粘合到基材上，往往與植入體基材結合強度受到影響，而且要在高溫高真空條件下操作，成本高，操作復雜。
本發明的目的是提供一種多孔鈦生物涂層骨植入體及其制造方法，可以克服上述缺點，本發明鈦及鈦合金多孔和珊瑚狀涂層與基材為冶金結合，強度提高，性能穩定，適宜骨組織長入，制造操作簡單，成本低，可以作成人工骨關節、人工骨骼、接骨板、髓內釘、椎弓釘、齒根、螺釘或其它形式的多孔骨植入體。
本發明是以鈦、鈦合金或不銹鋼為基材和多孔鈦及鈦合金涂層構成，所說的涂層是商業純鈦、鈦合金形成的多孔鈦生物涂層。
本發明制造方法包括下述步驟將植入體的基材金屬材料經清洗、噴砂后，用氧-乙炔火焰噴涂或等離子噴涂，用氬氣作保護氣，將鈦-鋁混合粉或鈦合金-鋁混合粉噴涂于已經鈦粉打底的表面，也可以不用鈦粉打底，直接噴涂于鈦或鈦合金為基材的表面，在不銹鋼表面噴涂時要用300目左右鈦粉打底。鈦粉或鈦合金粉的粒度為80-280目，鋁粉的粒度為80-200目，最好為100-180目。鈦、鋁粉的重量比為2.7-6.5∶1，最好為3.1∶1。
本發明所說的金屬基材可以是商業純鈦TA3、TA4，鈦合金(Ti-6Al-4V)，不銹鋼316L、317L。涂層的孔徑可以從50微米-450微米，孔隙率30-45％(體積比)，與基材為冶金結合，結合強度可達25Mpa-45Mpa。
本發明所說的鈦-鋁混合粉噴涂厚度是200微米-800微米。噴涂后，浸泡于堿溶液(30-40％的氫氧化鈉或氫氧化鉀)中，于攝氏25-65度下反應5-24小時，最好在10小時以上。反應后充分清洗，然后在攝氏400-600度下氬氣保護或真空干燥2-10小時，最后得到多孔的珊瑚狀的鈦生物涂層骨植入體。
本發明可用于制造多孔鈦生物涂層的人工關節、人工骨骼、椎弓釘、髓內釘、接骨板、螺釘、齒根等多種矯形材料，本發明制造的人工植入體適宜骨組織長入，可與骨組織形成優良的骨性結合，從而達到永久性或半永久性生物內固定。本發明強度高，性能穩定，制造方法操作簡單，成本低。
本發明的突出的實質性的特點和積極效果可從下述實施例中得以體現，但是它們并不是對本發明作任何限制。
實施例1.
取120目商業純鈦粉81.5克，150目純鋁粉26克充分混合，將TA3純鈦材接骨板在超生波清洗機內除油清洗，用40＃鋼玉砂進行表面噴砂處理。用氬氣保護的氧-乙炔焰噴涂鈦-鋁混合粉(使用美國產5P噴槍)，厚度為400微米。配制濃度為40％的氫氧化鈉溶液，在攝氏25度下將噴涂鈦鋁混合粉的接骨板浸入，逐漸升溫至攝氏60度，反應24小時，取出充分清洗，并經表面整理后于攝氏600度與氬氣保護下保溫2小時，緩冷至室溫，即得到多孔鈦生物涂層的鈦材接骨板。
實施例2.
配料同實施例1，基材為316L不銹鋼接骨板，經除油、噴砂處理，在氬氣保護下的氧-乙炔焰噴涂300目的鈦粉，厚度40--80微米，接著噴涂鈦-鋁混合粉。其余操作同實施例1，得到多孔鈦生物涂層的不銹鋼接骨板。
實施例3.
配料同實施例1.基材為TA4鈦制髓內釘，經除油、噴砂處理，直接噴涂鈦鋁混合粉，其余過程同實施例1，得到多孔鈦生物涂層的鈦材髓內釘。
權利要求
1.一種多孔鈦生物涂層骨植入體，包括以鈦、鈦合金或不銹鋼為基材和涂在基材表面的多孔鈦或鈦合金涂層構成，所說涂層的孔徑是50微米-450微米，孔隙率30-45％；所說涂層與基材結合強度是25Mpa-45Mpa，其特征在于它的制造方法包括下述步驟(1)將骨植入體的鈦、鈦合金或不銹鋼基材金屬材料清洗、噴砂后，在氬氣保護下，用氧-乙炔火焰或等離子將鈦-鋁混合粉或鈦合金-鋁混合粉噴涂于基材表面，鈦與鋁粉的重量比為2.7-6.5∶1；(2)于攝氏25-65度溫度下，浸泡于堿溶液中，反應5-24小時；(3)水清洗，然后在攝氏400-600度的溫度下，氬氣保護或真空下干燥2-10小時，緩慢冷致室溫，最后得到多孔的珊瑚狀的鈦生物涂層骨植入體。
2.按照權利要求1所說的多孔鈦生物涂層骨植入體，其特征在于所說的不銹鋼基材表面噴涂時先用300目鈦粉噴涂打底。
3.按照權利要求1所說的多孔鈦生物涂層骨植入體，其特征在于所說的鈦粉或鈦合金粉的粒度為80-280目；鋁粉的粒度為80-200目。
4.按照權利要求1所說的多孔鈦生物涂層骨植入體，其特征在于所說的鈦與鋁粉的重量比為3.1∶1。
5.按照權利要求3所說的多孔鈦生物涂層骨植入體，其特征在于所說的鋁粉的粒度為100-180目。
6.按照權利要求1所說的多孔鈦生物涂層骨植入體，其特征在于所說的堿溶液是30-40％的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。
7.權利要求1所說的多孔鈦生物涂層骨植入體，其特征在于所說的涂層是商業純鈦或鈦合金Ti-6AL-4V的多孔鈦生物涂層。
全文摘要
本發明涉及多孔鈦生物涂層骨植入體的制造,以鈦、鈦合金或不銹鋼為基材的多孔鈦生物涂層骨植入體,與基材結合強度是25MPa—45MPa,制備方法是:在氬氣保護下,用氧－乙炔火焰或等離子將鈦－鋁混合粉或鈦合金－鋁混合粉噴涂于基材表面,30—40%的堿液浸泡,水清洗,在攝氏400—600度下,氬氣保護或真空干燥2—10小時即可,本發明強度高,性能穩定,制造方法操作簡單,成本低。本發明用于制造多孔鈦生物涂層的人工關節、椎弓釘、髓內釘、接骨板、螺釘、齒根等多種矯形材料,可與骨組織形成優良的骨性結合,從而達到永久性或半永久性生物內固定。
文檔編號A61F2/28GK1250820SQ99123708
公開日2000年4月19日 申請日期1999年11月16日 優先權日1999年11月16日
發明者王昭宇, 成桂萍, 王錚, 王賢 申請人:王昭宇