[发明专利]一种撒粉装置及二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种撒粉装置及镍钛泡沫材料的制备领域。

背景技术

镍钛泡沫材料具有优良的形状记忆效应、超弹性、生物相容性和力学性能。其孔结构扩大了材料与生物组织的接触面积，有利于植入物的可靠固定；连通孔隙结构有利于人体体液营养成分的传输，可大大缩短病人的康复期；特别是镍钛泡沫材料的弹性模量与骨组织的弹性模量相近，可以大大降低合金与骨组织的“应力屏蔽效应”，增加两者的结合可靠性。镍钛泡沫材料作为骨关节等硬组织的修复和替换植入材料，在生物材料领域有广阔的应用前景。

镍钛泡沫材料的孔隙结构对其性能非常关键。目前制备的镍钛泡沫材料中，孔隙结构通常是三维分布的，孔隙在各个方向均匀分布，孔隙分布各向同性。因此这些镍钛泡沫材料性能特征，比如液体通过孔隙的渗流过程、力学特性和物理化学特性都是各向同性的。例如模板法制备泡沫材料过程中需要采用造孔剂，通过在制备过程或制备后去除造孔剂从而在合金中留下孔隙，此孔隙遗传了造孔剂的尺寸和形状，因此称为模板法。其优点是可以有效控制孔隙的尺寸、形状、含量和分布，缺点制备过程中加入造孔剂，且在制备过程或制备后，需要去除上述造孔剂，提高了原材料和制备成本。

因此采用现有撒粉混合装置和现有技术制备的镍钛泡沫材料均为三维分布，在液体通过孔隙的渗流过程、力学特性和物理化学特性都是各向同性的，不能达到定向传送或单向隔绝的问题。

发明内容

本发明要解决采用现有撒粉混合装置和现有技术制备的镍钛泡沫材料均为三维分布，在液体通过孔隙的渗流过程、力学特性和物理化学特性都是各向同性的，不能达到定向传送或单向隔绝的问题，而提供一种撒粉装置及二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的制备方法。

本发明的撒粉装置由电动搅拌器和模具组成，电动搅拌器由搅拌棒、搅拌叶和电机组成，搅拌棒的上端与电机固定连接，搅拌棒上每间隔10～20mm并垂直于搅拌棒焊接一个搅拌叶，且相邻两个搅拌叶之间的夹角为120度；模具由模具筒和模具底座组成，模具筒插在模具底座上，且模具筒与模具底座之间是完全密封的，电动搅拌器的搅拌棒伸入模具筒中，搅拌棒的底端位于模具筒下部。

采用本发明的撒粉装置制备二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、粉末叠层铺设过程：①分别称量纯度≥99.9％的钛粉和纯度≥99.9％的镍粉均匀混合即得到一份钛-镍混合物，共称取30～50份，且每一份钛-镍混合物之间的质量比为1∶(0.9999～1.0001)；②取其中一份钛-镍混合物从撒粉装置顶部撒入盛有丙酮的模具筒中，并同时开动电动搅拌器进行搅拌，采取顺时针和逆时针方向交替旋转的方式搅拌，且每隔1～5s顺时针方向旋转与逆时针方向旋转交换一次，搅拌速度为1～5r/s，搅拌总时间为30～60s，搅拌完成后停止静置1～3min；③重复操作步骤一②，直到将所有份数的钛-镍混合物全部均匀撒入并沉降到模具底部，静置1～15min；④然后将丙酮用吸管移出模具筒，再将带有钛-镍混合物的模具静置12～36h(目的是让丙酮自然挥发)，最后置于温度60～90℃的干燥箱中，将带有钛-镍混合物的模具烘干至恒重为止；步骤一①中所述的每一份钛-镍混合物中钛与镍的原子比为1∶(1～1.05)，且30～50份钛-镍混合物的总体积不能超过模具容积的1/20；步骤一②中所述的丙酮与步骤一①中所述30～50份钛-镍混合物的总体积比为(17～19)∶1；