[发明专利]多孔钛材料的制备方法

说明书

本发明公开了多孔钛材料的制备方法，用包括镁和TiCl₄的原料，通过化学气相沉积法制备得到。采用本发明方法可以制备孔隙率及抗压强度高、弹性模量接近于人体骨骼的多孔钛材料，而且所得材料具有三维连通结构，有利于体液传输，有助于提高植入材料与人体组织的力学相容性和生物相容性。更为方便的是，可通过控制原料蒸气的加料速度、合金种类及含量来调节多孔材料孔隙度、抗压强度等方面的性能。本发明制备方法操作简单，无需添加造孔剂、凝胶剂，适用于制备生物医用钛材料。

技术领域

本发明涉及多孔钛材料的制备方法，属于材料领域。

背景技术

钛及钛合金因具有优异的抗腐蚀性、生物相容性、低密度和高的比强度等特点，在医用外科方面特别是骨修复领域得到了广泛的应用。然而，普通钛及钛合金的弹性模量与自然骨不匹配，且其拉伸强度、抗压强度和抗弯强度都比人骨高得多，载荷不能由植入体很好地传到相邻的骨组织，产生了应力屏蔽现象，造成植入体周围出现骨应力吸收，最终导致植入体的松动和断裂，限制了其进一步的应用。因此，将钛及钛合金制成多孔结构，以获得与骨骼相近的弹性模量，对于将这类材料成功应用于人体植入体领域，具有重要意义。

目前，生物医用多孔钛材料的制备方法主要有粉末冶金法、粉浆发泡法和凝胶注模成型法。粉末冶金法生产工艺简单，但孔隙结构受粉末尺寸、粉末拱桥现象等影响，孔隙率较低；粉浆发泡法使用尿素、淀粉、氯化钠、碳酸氢铵等作为造孔剂，造孔剂彻底去除较为困难，并且孔隙均匀性较差；凝胶成型法可实现高开孔率、高孔隙度、复杂大件的制备，但存在工艺繁琐、凝胶剂难以彻底去除等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供多孔钛材料的制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明提供了多孔钛材料的制备方法，用包括镁和TiCl₄的原料，通过化学气相沉积法制备得到。

进一步地，所述原料中还包括合金元素的氯化物。

TiCl₄常温为液态，只要所述合金元素的氯化物在TiCl₄中有一定溶解度，即可作为合金成分添加至TiCl₄中，制备本发明所述多孔钛材料。其中，合金元素氯化物的添加量只要保证其在TiCl₄中能够溶解即可，可以根据目标材料孔隙度、抗压强度、弹性模量等方面的性能需求进行适当调整。

优选地，所述合金元素的氯化物为AlCl₃、SiCl₄、NbCl₅或MoCl₅中一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述的制备方法包括如下步骤：

a、分别制备镁蒸气和TiCl₄蒸气，获得的镁蒸气和TiCl₄蒸气分别用保护气体进行保护，备用；

b、预镀膜：同时向反应模具内通入TiCl₄蒸气和镁蒸气，对反应模具进行预镀膜；

c、材料沉积：同时向经过预镀膜的反应模具内通入TiCl₄蒸气和镁蒸气，得到沉积物；

d、烧结：将步骤c得到的沉积物取出，烧结，即得所述多孔钛材料；

或者包括如下步骤：

Ⅰ、制备镁蒸气，获得的镁蒸气用保护气体进行保护，备用；

Ⅱ、制备TiCl₄与合金元素氯化物的混合物蒸气，用保护气体进行保护，备用；

Ⅲ、预镀膜：同时向反应模具内通入混合物蒸气和镁蒸气，对反应模具进行预镀膜；

Ⅳ、材料沉积：同时向经过预镀膜的反应模具内通入混合物蒸气和镁蒸气，得到沉积物；