一種多孔鈦及鈦合金的制備方法與流程

本發明涉及材料制備領域，具體涉及一種多孔鈦及鈦合金的制備方法。

背景技術：

α+β型和β型的醫用鈦合金綜合了多孔材料和鈦及鈦合金的諸多結構和性能特點，具有優良的力學和化學性能，具有較好的生物相容性，同時如比強度高，耐腐蝕性能強，是最具有發展前景的醫用殖體金屬材料。α+β型和β型的醫用鈦合金的多孔化可以有效實現其彈性模量的調控，解決應力屏蔽問題，實現植入體與骨組織之間的力學匹配。同時有利于細胞的附著、增殖和分化，可以促進體液的傳輸和骨組織的生長。

現有的α+β型和β型的醫用鈦合金制備工藝普遍存在孔隙率難以設計、制備工藝前后組織類型發生變化、有污染，以及制備工藝復雜、成本高等缺陷。

多孔鈦合金濾芯結構均勻，分布有大量開口氣孔，具有孔隙率高，過濾阻力小，耐高溫，耐腐蝕，使用壽命長等優點，適合各種介質的氣液體過濾。經過普通燒結方法制備鈦合金濾芯材料有空隙特征難以設計的缺點。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種多孔鈦及鈦合金的制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種多孔鈦及鈦合金的制備方法，包括如下步驟：

s1、將ti金屬粉末和合金粉末混合均勻，所得混合粉末中ti金屬粉的質量百分比為45％～95％，合金粉末的質量百分比為55％～5％；

s2、將所得混合粉末裝入石墨或碳化硅模具中，置于真空燒結爐中進行燒結，真空度0.1～10pa，單向壓力200～1000mpa，升溫速率20～100℃/min，燒結溫度800～1400℃，燒結10～60min，再隨爐冷卻到室溫取出，得合金坯體；

s3、將所得的合金坯體作為陽極進行電化學溶解合金金屬粉末溶解金屬絲模溶解，得孔隙分布均勻的多孔鈦。

優選地，所述多孔鈦的孔隙大小排列可控，可應用于醫用多孔鈦及鈦合金材料和鈦及鈦合金濾芯材料。

優選地，所述合金粉末為ni、co或其他具有高熔點可電解的合金。

優選地，所述合金坯體可以是塊狀或狀等任意可壓制坯體。

優選地，所述電化學溶解的電解液為硫酸、鹽酸或硝酸的一種或它們的混合電解液。

優選地，所述電化學溶解的電流密度為0.5-10adm-2，攪拌方式是機械攪拌。

本發明具有以下有益效果：

采用粉末燒結的方法制得合金胚體，然后電化學溶解合金胚體中的合金金屬粉末得到孔隙分布均勻，大小排列可控的多孔鈦。

附圖說明

圖1為本發明實施例中tini及tico合金壓制坯體結構示意圖。

圖2為本發明實施例中tini及tico合金坯體電化學溶解ni及co后的多孔鈦及鈦合金示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供了一種醫用多孔鈦及鈦合金的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：ti金屬粉末和ni或co金屬粉末均勻混合，在所得的混合粉末中ti金屬粉的質量百分比為45％～95％，ni或co金屬粉末的質量百分比為55％～5％；

步驟二：將所得的混合粉末裝入石墨或碳化硅模具中，置于真空燒結爐中進行燒結，真空度是0.1～10pa，單向壓力是200～1000mpa，升溫速率為20～100℃/min，燒結溫度為800～1400℃，燒結時間為10～60min，再隨爐冷卻后取出得到tini或tico合金坯體，如圖1所示；

步驟三：將所得的tini或tico合金坯體作為陽極進行電化學溶解的方式使ni或co金屬粉末溶解金屬絲模溶解，得到孔隙分布均勻，大小排列可控的可以應用于醫用多孔太及鈦合金材料和鈦及鈦合金濾芯材料如圖(2)。

實施例1

本實施例是一種制備多孔鈦及多孔鈦合金的制備方法。

步驟一：混合金屬粉末中，ti金屬粉的質量百分比50％，ni金屬粉的質量百分比是50％。

步驟二：將步驟一得到的金屬混合粉裝入石墨模具中，置于真空燒結爐中進行燒結，真空度是5pa，單向壓力是500mpa，升溫速率為20～100℃/min，燒結溫度為1200℃，燒結時間為40min，再隨爐冷卻后取出得到tini合金坯體。

步驟三：然后再硫酸電解液中完全電化學溶解ni金屬粉。

步驟四：對ni完全電解后的多孔鈦及鈦合金進行清洗，得到孔隙與鎳粉分布特征近似的多孔鈦及鈦合金。

實施例2

本實施例是一種制備多孔鈦及多孔鈦合金的制備方法。

步驟一：混合金屬粉末中，ti金屬粉的質量百分比60％，ni金屬粉的質量百分比是40％。

步驟二：將步驟一得到的金屬混合粉裝入石墨模具中，置于真空燒結爐中進行燒結，真空度是5pa，單向壓力是500mpa，升溫速率為20～100℃/min，燒結溫度為1200℃，燒結時間為40min，再隨爐冷卻后取出得到tini合金坯體。

步驟三：然后再硫酸電解液中完全電化學溶解ni金屬粉。

步驟四：對ni完全電解后的多孔鈦及鈦合金進行清洗，得到孔隙與鎳粉分布特征近似的多孔鈦及鈦合金。

表1實施例制備出的多孔鈦及多孔鈦合金參數。

由表1可知，本發明制備的多孔鈦的孔隙率可以通過控制混合金屬粉中的ni金屬粉的質量百分比來控制，同時在制備過程中未使用造孔劑，不會生產污染問題。采用本發明制備多孔鈦及多孔鈦合金時，多孔鈦及多孔鈦合金的孔隙率和孔徑可以得到較好地設計和調控。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種多孔鈦及鈦合金的制備方法，包括如下步驟：將Ti金屬粉末和合金粉末混合均勻，所得混合粉末中Ti金屬粉的質量百分比為45％～95％，合金粉末的質量百分比為55％～5％；將所得混合粉末裝入石墨或碳化硅模具中，置于真空燒結爐中進行燒結，真空度0.1～10Pa，單向壓力200～1000MPa，升溫速率20～100℃/min，燒結溫度800～1400℃，燒結10～60min，再隨爐冷卻到室溫取出，得合金坯體；將所得的合金坯體作為陽極進行電化學溶解合金金屬粉末溶解金屬絲模溶解，得多孔鈦。本發明所得的多孔鈦的孔隙分布均勻，大小排列可控的，可應用于醫用多孔太及鈦合金材料和鈦及鈦合金濾芯材料。

技術研發人員：張永春;唐海平;秦少軍
受保護的技術使用者：寶雞文理學院
技術研發日：2017.03.31
技術公布日：2017.08.04