一種可實現相結構和成分移植的羥基磷灰石涂層制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于可實現相結構和成分移植的羥基磷灰石涂層的冷噴制備方法技術領域，涉及一種可實現相結構和成分移植的羥基磷灰石涂層的冷噴制備方法，為制備搞生物活性涂層提供了可行的工藝方法。
【背景技術】
[0002]羥基磷灰石是用于制備移植體構件的表面生物涂層材料之一。除了良好的結合強度、生物相容性外，高的表面生物活性和內部生物穩定性是生物移植體構件所期望的性能之一。通常認為，納米結構的羥基磷灰石具有較高的生物活性，而微米結構的羥基磷灰石具有較好的生物穩定性。因此制備表面納米結構、內部微米結構的羥基磷灰石是獲得表面高生物活性和芯部高生物穩定性生物陶瓷涂層的關鍵問題。常用于制備羥基磷灰石涂層的方法有等離子噴涂、激光熔覆等，雖然這些方法可以獲得涂層的制備，但存在因過熱而引起的羥基磷灰石分解和涂層中熱應力導致的裂紋等；對于納米羥基磷灰石，這種因熱效應導致的相變和分解更加嚴重，難于制備無相分解的生物陶瓷涂層。
[0003]冷噴涂是基于粒子動能轉換為粒子碰撞變形而實現沉積的工藝方法。具有粒子溫度低，速度高，沉積過程粒子處于固態等特征，是沉積結構熱敏感材料涂層的方法之一。然而，由于羥基磷灰石粒子有限的塑性和強度，如何通過粒子特性和沉積工藝調控粒子沉積特性，已達到在金屬構件表面制備具有表面高生物活性和內部高生物穩定性的涂層是值得研究的理論問題和具有實用應用價值的技術。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種適合制備高生物活性和高穩定性、可實現相結構和成分移植的羥基磷灰石涂層制備方法，以實現納米結構和微米結構的羥基磷灰石涂層沉積。
[0005]為實現上述目的，本發明提供的可實現相結構和成分移植的羥基磷灰石涂層的冷噴制備方法，采用粒度為20-45 μ m微米的球形羥基磷灰石粉末，以氮氣為加速氣體和送粉氣，加速氣體壓力為1.8-2.0MPa，加速氣體的溫度為300-600° C，送粉氣體的壓力為
2.0-2.2MPa，送粉氣溫度為50-200° C，在基體上沉積一層羥基磷灰石涂層。
[0006]所述的冷噴制備方法，其中，噴涂距離3-10mm，噴槍移動速度為3_5mm/s。
[0007]所述的冷噴制備方法，其中，基體為不銹鋼。
[0008]本發明與現有制備羥基磷灰石涂層的工藝相比，其有益的效果在于，由于采用了納米結構的羥基磷灰石，其涂層的生物活性提高。通過送粉氣和加速氣體雙預熱，結合送粉氣和加速氣體的壓力、溫度調控，結合合理的噴涂距離和噴槍移動速度，抑制了由于熱噴涂粒子過度加熱導致的羥基磷灰石特別是納米結構羥基磷灰石分解和有害相的生成，涂層具有良好生物活性和穩定性。
【具體實施方式】
[0009]本發明采取的技術方案，包括粉末的結構、粒度和密度及冷噴沉積工藝。選用納米結構和微米結構的羥基磷灰石球形粒子粉末，粒子尺寸為20-45 μπι。為了抑制因熱效應引起的沉積過程成分和相結構演化，通過控制冷噴涂加速氣體和送粉氣體壓力和溫度、噴涂距離和噴槍移動速度，加速氣體和送粉氣體均為氮氣(Ν2)，加速氣體和送粉氣體壓力分別為:1.8-2.0MPa和2.0-2.2MPa ;加速氣體和送粉氣體溫度分別為:300-600° C和50-300° C ;噴涂距離為3-10mm，噴槍移動速度為3-5mm/s，基體為不銹鋼316L，實現表面納米結構內部微米結構輕基磷灰石涂層的制備。
[0010]以下依照本發明的技術方案作出具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明并不局限于這些實例。
[0011]實施例1
選用微米結構的羥基磷灰石粉末，粉末的粒度為20-45 μπι，粒子形狀為球形。采用CS-2000型冷噴涂系統制備涂層，以氮氣為加速氣體和送粉氣，壓力2.0 MPa和2.2MPa，采用送粉氣和加速氣體雙預熱，送粉氣溫度為200° C，加速氣體溫度500° C，噴涂距離為5mm，噴槍移動速度為5mm/s ;在316基體(不銹鋼316L)上沉積一層厚度約200 μπι左右的致密微米羥基磷灰石涂層。
[0012]實施例2
選用納米結構的羥基磷灰石粉末，粉末的粒度為20-45 μπι，粒子形狀為球形。采用CS-2000型冷噴涂系統制備涂層，以氮氣為加速氣體和送粉氣，壓力2.0 MPa和2.2MPa，采用送粉氣和加速氣體雙預熱，送粉氣溫度為150° C，加速氣體溫度400° C，噴涂距離為5mm，噴槍移動速度為3mm/s，在316基體上沉積一層厚度約50-100 μ m的致密納米羥基磷灰石涂層，經X-Ray分析表明，涂層的相結構和組織結構與原始粉末相同。
【主權項】
1.一種可實現相結構和成分移植的羥基磷灰石涂層的冷噴制備方法，采用粒度為20-45 ym微米的球形輕基磷灰石粉末，以氮氣為加速氣體和送粉氣，加速氣體壓力為1.8-2.0MPa，加速氣體的溫度為300-600° C，送粉氣體的壓力為2.0-2.2MPa，送粉氣溫度為50-200° C，在基體上沉積一層羥基磷灰石涂層。2.根據權利要求1所述的冷噴制備方法，其中，噴涂距離3-10mm，噴槍移動速度為3-5mm/so3.根據權利要求1所述的冷噴制備方法，其中，基體為不銹鋼。
【專利摘要】一種可實現相結構和成分移植的羥基磷灰石涂層的冷噴制備方法，采用粒度為20-45μm微米的球形羥基磷灰石粉末，以氮氣為加速氣體和送粉氣，加速氣體壓力為1.8-2.0MPa，加速氣體的溫度為300-600°C，送粉氣體的壓力為2.0-2.2MPa，送粉氣溫度為50-200°C，在基體上沉積一層羥基磷灰石涂層。本發明的優點：通過控制冷噴涂工藝參數，可獲得無分解的具有良好生物活性和穩定性的羥基磷灰石涂層。
【IPC分類】A61L27/32, C23C24/04, A61L27/04
【公開號】CN105297000
【申請號】CN201510709566
【發明人】紀崗昌, 陳梟, 白小波, 王洪濤, 董增祥, 宋杰光
【申請人】九江學院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月28日