氮化钛涂层人工关节的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于外科植入物【技术领域】，涉及一种表面氮化钛涂层人工关节假体的制备工艺。本发明在人工关节假体表面形成的氮化钛涂层，不但具有良好的生物相容性和生物活性，而且提高了假体的硬度和耐磨性能。由于人工关节假体表面氮化钛涂层通过化学反应形成，与基体化学键结合，不存在表面氮化钛涂层脱落的问题,从而使假体的术后远期效果得到保证；同时由于人工关节假体采用生物学固定，避免了骨水泥固定磨损颗粒的产生，降低了无菌性松动的发生率，延长了人工关节的使用寿命。
【专利说明】氮化钛涂层人工关节的制备工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于外科植入物【技术领域】，涉及一种人工关节表面氮化钛涂层的制备工艺。
【背景技术】
[0002]人工关节置换被公认是各类终极关节疾病的首选治疗方法。然而，随着人工关节置换的数量不断增加，由这一手术产生的假体松动、下沉等并发症也随之增高，严重影响了临床疗效。
[0003]]钛基金属因其密度小、强度高、比重与人体骨组织相近、并具有良好的生物相容性等优点，是目前人工关节假体的主要植入材料。但是存在生物活性差，不能诱导骨组织生长；耐磨性能差，产生的磨损颗粒容易诱发假体的无菌性松动；只能依赖机械固定与骨组织结合，无法与骨组织实现骨键合。
[0004]现有技术中，主要通过HA涂层来促进骨组织长入假体，但存在许多问题:(I)涂层结晶度低，，在体液中易发生降解，使用寿命短；(2)结合强度较弱，植入后易发生剥落；(3)价格昂贵。基于以上原因，往往无法从根本上实现生物活性固定，导致假体松动下沉的发生率仍然很高，严重影响了假体的使用寿命。
[0005]辉光离子渗氮，是利用辉光放电原理，把金属工件作为阴极放入通有含氮介质的负压容器中，通电后介质中的氮氢原子被电离，在阴阳极之间形成等离子区，在等离子区强电场作用下，氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击，离子的高动能转变为热能，加热工件表面至所需温度。由于离子的轰击，工件表面产生原子溅射，因而得到净化，同时由于吸附和扩散作用，氮遂渗入工件表面。与普通的气体渗氮相比，辉光离子渗氮的特点是:(I)渗氮周期短；(2)渗氮层脆性小；(3)可节约能源和氨的消耗量；(4)对不需要渗氮的部分可屏蔽起来，实现局部渗氮；(5)离子轰击有净化表面作用，能去除工件表面钝化膜；(6)渗层厚度易于控制。
[0006]氮化钛涂层是一种金黄色薄膜，具有硬度大、抗腐蚀性能性、与基体结合力强等优点，是工业上常用的耐磨陶瓷涂层材料。近年来的研究发现氮化钛涂层具有良好的组织相容性、生物活性和抗菌性能，在口腔种植牙领域已开始应用，但是到目前为止，在人工关节领域还未见报道。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种在人工关节表面制备氮化钛涂层的制备工艺。
[0008]本发明所采用的技术方案是，氮化钛涂层人工关节的制备工艺，包括以下步骤。
[0009]步骤一，人工关节假体表面预处理。
[0010]钛基金属人工关节假体表面进行打磨抛光，超声波清洗处理。
[0011]步骤二，人工关节假体表面氮化钛涂层的制备。[0012]将打磨抛光好的人工关节假体放置在辉光离子氮化炉阴极位置，密封后抽真空至100Pa-200Pa时，接通电源开始打弧，当电压增加至40(T800V时辉光被点燃，假体表面出现辉光闪点，通入少量氨气，控制试验温度为850-950°C，调节电压和电流、使炉内气压稳定在300Pa左右进行渗氮，反应结束后，随炉冷却至室温。
[0013]本发明具有的优点和有益效果。
[0014]本发明所需设备和制备工艺简单，成本低廉，易于工业化生产；制备的氮化钛涂层，不但具有良好的生物相容性和生物活性，而且提高了假体的硬度和耐磨性能。由于人工关节假体表面氮化钛涂层通过化学反应形成，与基体化学键结合，不存在表面氮化钛涂层脱落的问题，从而使假体的术后远期效果得到保证；同时由于人工关节假体采用生物学固定，避免了骨水泥固定磨损颗粒的产生，降低了无菌性松动的发生率，延长了人工关节的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明所提供的人工关节髋关节假体股骨柄的一种结构图示意图。
[0016]图中1、氮化钛涂层。
【具体实施方式】
[0017]步骤一，人工关节假体表面预处理。
[0018]钛基金属人工关节假体的表面进行打磨抛光，超声波清洗处理。
[0019]步骤二，人工关节假体表面氮化钛涂层的制备。
[0020]将打磨抛光好的人工关节假体放置在辉光离子氮化炉阴极位置，密封后抽真空至100Pa-200Pa时，接通电源开始打弧，当电压增加至40(T800V时辉光被点燃，人工关节假体表面出现辉光闪点，通入少量氨气，控制试验温度为850-950°C，调节电压和电流、使炉内气压稳定在300Pa左右进行渗氮，反应结束后，随炉冷却至室温。
[0021]实施例一。
[0022]人工髋关节假体的氮化钛涂层制备。
[0023]人工髋关节假体的股骨部分采用钛基金属制造，将其表面进行打磨抛光，超声波清洗处理后，置于辉光离子氮化炉内，保护不需要涂层的表面，将其放置在阴极位置，密封后抽真空至100Pa-200Pa时，接通电源开始打弧，当电压增加至40(T800V时辉光被点燃，试样表面出现辉光闪点，通入少量的氨气，控制试验温度为900°C，调节电压和电流、使炉内气压稳定在300Pa左右，持续时间4h，反应结束后，随炉冷却至室温。
[0024]实施例二。
[0025]人工髋关节假体的氮化钛涂层制备。
[0026] 人工膝关节假体的胫骨部分采用钛基金属制造，将其表面进行打磨抛光，超声波清洗处理后，置于辉光离子氮化炉内，保护不需要涂层的表面，将其放置在阴极位置，密封后抽真空至100Pa-200Pa时，接通电源开始打弧，当电压增加至40(T800V时辉光被点燃，试样表面出现辉光闪点，通入少量的氨气，控制试验温度为900°C，调节电压和电流、使炉内气压稳定在300Pa左右，持续时间4h，反应结束后，随炉冷却至室温。
【权利要求】
1.氮化钛涂层人工关节的制备工艺，其特征在于，具体步骤如下: 步骤一，人工关节假体表面预处理: 钛基金属人工关节假体表面进行打磨抛光，超声波清洗处理； 步骤二，人工关节假体表面氮化钛涂层的制备: 将打磨抛光好的人工关节假体置于阴极，密封后抽真空至100Pa-200Pa时，接通电源开始打弧，当电压增加至40(T800V时辉光被点燃，试样表面出现辉光闪点，通入少量的氨气，调节电压和电流、使炉内气压稳定在300Pa左右进行渗氮，反应结束后，随炉冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的氮化钛涂层人工关节的制备工艺，其特征在于，所述渗氮温度为850-950°C，渗氮时 间为3-5h。
【文档编号】A61L27/50GK103990178SQ201410248991
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月7日 优先权日:2014年6月7日
【发明者】赵全明 申请人:赵全明