[发明专利]一种多孔钛的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔钛的制备方法，其原理在于将金属钛与稀土铈按照不同的质量比配比混合，经真空熔炼后，腐蚀液腐蚀脱铈一段时间，用清洗液反复冲洗，真空干燥制备成多孔钛，与现有技术相比，本发明采用的脱合金法制备多孔钛，工艺简单可行，操作简便。采用熔炼的方法制备含铈的钛合金，利用钛与铈在液相完全互溶，固相溶解度极小的特点来制备多孔钛，通过控制加入的稀土铈的含量，从而控制孔隙率的大小，避免了多孔钛形成过程中杂质的进入，可有效控制多孔钛形成的过程。

技术领域

本发明涉及多孔钛或钛合金领域，尤其涉及一种多孔钛的制备方法。

背景技术

作为一类具有大量孔隙的钛材料，多孔钛不仅具有致密钛所具有的优良物理化学性能，比如高的比强度、良好的生物相容性和优异的耐腐蚀性能，而且孔隙的存在还带来了许多特殊的功能特性，比如超低密度、较好的流体渗透性和比较大的比表面积，这些特性使得多孔钛具有结构与功能一体化的特点，广泛应用在航空、航天等军工部门以及化工、冶金、医药等民用部门。在应用最为广泛的医学领域中，由于具有优异的“亲生物”性，钛及钛合金在硬组织修复中具有广泛应用，与致密钛相比，多孔钛在力学性能方面与硬组织相匹配，它的贯通孔结构能为组织的长入提供较大的空间，并为体液的流动和营养交换提供通道，并且有利于周围细胞向内生长以及新骨的生长，加强与骨组织的生物固定。

目前多孔钛的制备方法主要有浆料发泡法、粉末冶金法，铸造法、自蔓延高温合成法等，Y.W.Gu等人以TiH₂为造孔剂和活化剂，采用粉末冶金的方法制备出了孔径范围为90-190μm，开孔率43％-59％的多孔钛合金。Guobo Yang等人运用钙蒸汽还原Ti₂O₃制备出了孔隙率为62％-82％的多孔钛，且开孔率大于90％。

如何采用更简便可行的方法制备多孔钛一直是诸多学者探索的目标。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种多孔钛的制备方法，其原理在于钛、铈两种金属经真空熔炼后各自以独立、均匀的相分布，形成假合金相，通过酸腐蚀使Ce相脱离，清洗干燥后所形成的多孔钛不含其他杂质，并且通过控制Ce的加入量，可有效控制多孔钛的形成过程。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案是，设计一种多孔钛的制备方法，包括有如下步骤：

1)将稀土铈从煤油中取出，并用乙醇溶液进行淋洗，将淋洗后的稀土铈用吹风机冷风吹干，备用；

2)将金属钛与步骤1)中吹干备用的稀土铈按照不同的质量比配比混合成母合金，备用；

3)将步骤2)中配备的母合金在真空条件下进行熔炼，在熔炼过程中保持钛铈两相混合均匀；

4)使用腐蚀液将步骤3)中熔炼后的母合金浸润一段时间直至没有气泡冒出，进行腐蚀脱铈后形成多孔钛备料；

5)将步骤4)中的多孔钛备料进行清洗；

6)将步骤5中清洗后的多孔钛备料进行真空干燥制备成多孔钛。

优选的，所述金属钛纯度≥99.6％,所述稀土铈纯度≥99.9％。

优选的，为防止所述稀土铈在空气中迅速氧化，所述步骤1)在所述步骤3)开始前10分钟进行。

优选的，所述步骤2)中金属钛与稀土铈不同质量配比比例范围为(21:4)～(10:15)。

优选的，所述步骤3)中熔炼的仪器为真空电弧熔炼炉，其真空度≤3×10^-3Pa。

优选的，所述步骤4)中的腐蚀液为浓度为5mol/L～10mol/L的盐酸、硫酸或硝酸溶液。

优选的，所述步骤4)中腐蚀的时间为2-10h。