[发明专利]一种梯度医用材料及其制备方法

权利要求书

1.一种梯度医用材料，在Ti-10Mo-28Nb合金配比基础上添加合金强化元素Zr及β相稳定元素Ta，在Ti-Mo-Nb-Zr-Ta多元合金表面涂层为HA涂层或HA-Cu-Zn复合涂层，其特征在于：在Ti-10Mo-28Nb合金基础上先变化Zr元素的添加量，所述元素Zr添加量变化范围为1wt%-7 wt%；再变化Ta元素的添加量，Ta的添加量变化范围为2 wt%-8 wt%，最后变化涂 层中Cu、Zn元素的添加量，Cu、Zn添加量变化范围均为：0.2 wt%-0.4 wt%。

2.根据权利要求1所述的梯度医用材料，其特征在于：所述元素Zr添加量为3 wt%，所述Ta的添加量为6 wt%。

3.根据权利要求1所述的梯度医用材料，其特征在于：所述HA-Cu-Zn复合涂层Cu、Zn添加量为： 0.4 wt%。

4.如权利要求1所述的一种梯度医用材料的制备方法：其特征在于，包括以下步骤：

（1）计算合金中各元素质量百分比，以TiH₂、Mo粉、Nb粉、Zr粉及Ta粉为原料，根据设计的合金成分配比，准确称量各元素单质金属粉末；将称量的粉末放入真空不锈钢罐，球料比为3：1，并以180 r/min的转速球磨600 min，研磨已混好的料，过400 目筛子；

（2）利用万能试验机在800 MPa下，压制成直径为10 mm的坯体；将坯体放入真空干燥箱中以80 ℃干燥5~8 h；

（3）干燥后，在真空度为10^-3 Pa的条件下，先以升温速率1 ℃/min加热到400 ℃保温30min使硬脂酸钠分解，再以升温速率5 ℃/min加热到650 ℃保温1 h，再到800 ℃保温45min进行脱氢，最后在1400℃下烧结2 h获得合金烧结试样；

（4）钛合金表面抛光处理；

（5）对钛合金表面进行氧化构建纳米氧化层；

（6）采用等离子喷涂技术，分别以HA粉或HA粉、Cu粉、Zn粉为原料，进行喷涂制备HA及HA-Cu-Zn复合涂层。

5.根据权利要求4所述的一种梯度医用材料的 制备方法，其特征在于，所述钛合金表面抛光处理为将Ti-10Mo-28Nb-3Zr-6Ta合金试样采用60#~1200#的砂纸逐级依次打磨，并利用体积比为1：1的1 wt%HF和3 wt%HNO3的混合溶液进行化学抛光40s，最后用去离子水冲洗表面，烘干待用。

6.根据权利要求4所述的一种梯度医用材料的 制备方法，其特征在于，所述对钛合金表面进行氧化构建纳米氧化层为采用直流电源装置提供25 V阳极氧化电压，以1 mol/LH₃PO₄溶液和0.9 wt% NaF溶液为电解质溶液，在抛光的钛合金表面阳极氧化120 min，氧化过程中始终施加磁力搅拌，最后5 ℃/min的升温速率加热到300 ℃热处理2 h，构建纳米氧化层。

7.根据权利要求4所述的一种梯度医用材料的 制备方法，其特征在于，所述等离子喷涂技术为，分别以粒径小于38 μm的HA粉或HA粉、Cu粉、Zn粉混合物为原料，放入真空干燥箱中干燥2 h后装入微细送粉器，将带有纳米氧化层的钛合金片放入等离子喷腔室，作为喷涂基底，打开电源后对喷涂设备预热，同时设置喷枪移动程序，预热完成后以喷涂电压为40V，喷涂电流为500 A，喷涂距离为100 mm，送粉速率为20 r/min进行喷涂制备HA及HA-Cu-Zn复合涂层。