[发明专利]一种具有骨诱导活性的骨固定器件用钛合金

说明书

本发明提供了一种具有骨诱导活性的骨固定器件用钛合金，其化学成分按质量百分比计为：Zn 3％～8％、Fe 2％～6％、Mo 0.5％～1.2％、Sr 0.5％～1.0％、Se 0.5％～1.2％、Mn 0.4％～1.0％、Cu 0.2％～0.8％、纳米银线1.8％、ZrO₂ 8.2％、K₂CO₃ 0.5％～1.2％、B 0.6％～1.2％、Zr 12％～20％、碳纳米管0.2％～0.5％，余量为Ti；本发明制备工艺包括先制备中间合金Ⅰ(由纳米银线和ZrO₂烧结而成)和中间合金Ⅱ(由K₂CO₃、B、Zr、碳纳米管熔炼而成)，然后将其他原料与中间合金Ⅰ和Ⅱ一起熔炼后铸造成型，并进行相应的热处理，得到的钛合金力学性能优良，具有很好的骨诱导活性和抗菌功能。

技术领域

本发明属于医用新材料技术领域，特别涉及一种具有骨诱导活性的骨固定器件用钛合金。

背景技术

随着现代医学与材料学的发展，金属材料以其良好的力学性能和加工性能成为目前临床应用较广泛的植入材料。骨固定器件是植入人体内的医疗器件，制造骨固定器件用金属材料主要有钴合金、镍铬合金、钛合金等。钛合金以其优良的力学性能、较好的生物相容性得到了广泛的应用。

但钛合金医用新材料的应用存在以下不足：①不具有骨诱导活性；②钛合金耐磨性较差，在使用过程中会由于人体关节活动等造成磨损，产生的碎屑会引起组织反应。

基于以上原因，从材料的成分配比及制备工艺方面进行改进，是钛合金医用新材料的研究热点。

国内专利申请号为201510508585.2公开了一种医用骨固定器件的制备方法，但没有解决耐磨性问题；申请号为201710979298.9公布了一种医用钛合金及其制备方法，耐磨性好，但不具有骨诱导活性；申请号为201510476616.0公布了一种医用钛合金棒材，申请号为201510476615.6公布了一种抗菌能力强的医用钛合金棒材，两种专利技术均是在钛合金棒外层包覆涂层，结合强度不能保证。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有骨诱导活性的骨固定器件用钛合金，具有以下优点：力学性能接近人骨，耐磨性强，具有良好的生物相容性和骨诱导活性，且有一定的抗菌作用，是一种理想的医用骨固定器件用钛合金。

基于以上目的，本发明提供了一种具有骨诱导活性的骨固定器件医用材料，其特征在于，其化学成分按质量百分比计为：Zn 3％～8％、Fe 2％～6％、Mo 0.5％～1.2％、Sr0.5％～1.0％、Se 0.5％～1.2％、Mn 0.4％～1.0％、Cu 0.2％～0.8％、纳米银线1.8％、ZrO₂ 8.2％、K₂CO₃ 0.5％～1.2％、B 0.6％～1.2％、Zr 12％～20％、碳纳米管0.2％～0.5％，余量为Ti；制备过程为：制备中间合金→配料→熔炼并铸造成型→热处理。

进一步地，所述具有骨诱导活性的骨固定器件用钛合金由以下步骤制得：

1)制备中间合金：所述的中间合金有Ⅰ、Ⅱ两种；

所述的中间合金Ⅰ由纳米银线和ZrO₂烧结制备，所述的纳米银线直径为80～120nm，所述的ZrO₂颗粒的粒度为0.2～0.6μm，采用真空感应炉烧结，温度600～660℃，时间30～45min；

所述的中间合金Ⅱ由K₂CO₃、B、Zr、碳纳米管组成，采用真空感应炉冶炼，温度1800～1850℃，保温2h后倒入石墨模具中得到合金铸锭；