[发明专利]一种硼化钛合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硼化钛合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法和应用，以钛铝钒合金(Ti6Al4V)、纳米羟基磷灰石(HA)、硼化钛(TiB₂)粉末为原料，添加硬脂酸为粘结剂，将以上粉末球磨混合均匀，压制成型，脱脂处理后，运用微波烧结工艺制得，通过调控各原料成份的质量配比和烧结参数(包括烧结温度、时间、和气氛等)，以提高复合种植体材料的机械性能(包括抗压强度、硬度、体积密度，降低其弹性模量、孔隙率、接触角等)、生物学活性和骨结合性能。本发明具有生产成本低、工艺简单、环境友好等多种优势，在保证复合植体材料既具良好机械性能同时，又兼具生物活性，从而与人体骨组织形成良好骨结合。

技术领域

本发明属于口腔种植体材料领域，具体涉及一种硼化钛合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法和应用。

背景技术

纯钛及钛合金由于具有良好的机械性能、生物相容性、稳定的化学性能，被广泛应用于口腔种植义齿修复。但纯钛表面呈生物惰性，其与骨的结合形式呈机械锁合状态，被植入机体后，引发机体的非特异性免疫，甚至引发愈合时间长、生物活性低，诱导骨修复能力差等问题，导致临床使用中容易出现种植体稳定性不足造成修复失败。因此自20世纪60年代以来，研究者们在纯钛基础上开始尝试开发了各种钛合金材料(如Ti-6Al-4V)，并在其表面形成含有类似牙齿结构成分，如羟基磷灰石(Hydroxylapatite，HA)的涂层，以增强钛合金种植体材料表面的生物学活性。但目前在该领域仍然面临着两个主要问题，一方面是钛合金涂层的机械强度不高，容易造成脱落，另一方面是HA热稳定性不足容易分解失去生物学活性。

为克服以上问题，近年来制备钛合金/HA复合材料逐渐成为研究者关注的热点。粉体成型法不同于表面涂层改性，其主要是以粉体材料为原料通过热加工，如应用广泛的烧结技术，完成制备过程。相对于表面改性方法如喷涂法、溶液法等，烧结通过高温过程既可以实现复合材料各组分相的高强度有机结合，强化机械性能；也可稳定易于分解物相的物理结构和化学成分，保证和改善材料生物学性能。

然而，即便是采用烧结技术制备的钛合金/HA复合材料，仍存在以下不足：一、在烧结成型过程中由于温度过高，导致HA分解，从而使得生物活性不足，二、由于属于金属材料的钛合金与属于陶瓷材料的HA，存在热膨胀系数不匹配的问题，影响其力学性能。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的第一个目的在于提供一种具有优异机械性能与生物活性的硼化钛合金/羟基磷灰石复合材料。

本发明的第二个目的在于提供一种生产成本低、工艺简单、环境友好的硼化钛合金/羟基磷灰石复合材料的微波烧结制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种硼化钛合金/羟基磷灰石复合材料的应用，将所述硼化钛合金/羟基磷灰石复合材料应用作为口腔种植体材料。由于硼化钛合金/羟基磷灰石复合材料既具良好机械性能同时，又兼具生物活性，从而与人体骨组织形成良好骨结合，有望突破目前口腔种植体材料领域局限，带来产业化效益。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种硼化钛合金/羟基磷灰石复合材料，所述复合材料按质量百分比计，其原料组成如下：Ti6Al4V：86％-95％，HA：1％-9％，TiB₂：1-10％。

优选的方案，所述复合材料按质量百分比计，其原料组成如下：Ti6Al4V：87.5％-95％，HA：5％-7.5％，TiB₂：4-6％。

进一步的优选，所述复合材料按质量百分比计，其原料组成如下：Ti6Al4V：90％，HA：5％，TiB₂：5％。