一種可實現(xiàn)相結(jié)構(gòu)和成分移植的羥基磷灰石涂層制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可實現(xiàn)相結(jié)構(gòu)和成分移植的羥基磷灰石涂層的冷噴制備方法技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可實現(xiàn)相結(jié)構(gòu)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(shù)】
[0002]羥基磷灰石是用于制備移植體構(gòu)件的表面生物涂層材料之一。除了良好的結(jié)合強度、生物相容性外，高的表面生物活性和內(nèi)部生物穩(wěn)定性是生物移植體構(gòu)件所期望的性能之一。通常認為，納米結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石具有較高的生物活性，而微米結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石具有較好的生物穩(wěn)定性。因此制備表面納米結(jié)構(gòu)、內(nèi)部微米結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石是獲得表面高生物活性和芯部高生物穩(wěn)定性生物陶瓷涂層的關(guān)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(yīng)力導(dǎo)致的裂紋等；對于納米羥基磷灰石，這種因熱效應(yīng)導(dǎo)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(zhuǎn)換為粒子碰撞變形而實現(xiàn)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(tài)等特征，是沉積結(jié)構(gòu)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(diào)控粒子沉積特性，已達到在金屬構(gòu)件表面制備具有表面高生物活性和內(nèi)部高生物穩(wěn)定性的涂層是值得研究的理論問題和具有實用應(yīng)用價值的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種適合制備高生物活性和高穩(wěn)定性、可實現(xiàn)相結(jié)構(gòu)和成分移植的羥基磷灰石涂層制備方法，以實現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)和微米結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石涂層沉積。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的可實現(xiàn)相結(jié)構(gòu)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(fā)明與現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(yù)熱，結(jié)合送粉氣和加速氣體的壓力、溫度調(diào)控，結(jié)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(dǎo)致的羥基磷灰石特別是納米結(jié)構(gòu)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(wěn)定性。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明采取的技術(shù)方案，包括粉末的結(jié)構(gòu)、粒度和密度及冷噴沉積工藝。選用納米結(jié)構(gòu)和微米結(jié)構(gòu)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(yīng)引起的沉積過程成分和相結(jié)構(gòu)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(xiàn)表面納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部微米結(jié)構(gòu)輕基磷灰石涂層的制備。
[0010]以下依照本發(fā)明的技術(shù)方案作出具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明并不局限于這些實例。
[0011]實施例1
選用微米結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(yù)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(jié)構(gòu)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(tǒng)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(yù)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(jīng)X-Ray分析表明，涂層的相結(jié)構(gòu)和組織結(jié)構(gòu)與原始粉末相同。
【主權(quán)項】
1.一種可實現(xiàn)相結(jié)構(gòu)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(xiàn)相結(jié)構(gòu)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(fā)明的優(yōu)點：通過控制冷噴涂工藝參數(shù)，可獲得無分解的具有良好生物活性和穩(wěn)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?zhí)枴緾N201510709566
【發(fā)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(xué)院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月28日