专利名称：α钛表层的室温组织转变为β相的处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改变钛基医用种植体室温相组成的方法，特别涉及一种将α钛表层的室温组织转变为β相的处理工艺。
背景技术：
纯钛在882.5℃发生αβ同素异构转变，在温度低于882.5℃时为α相(为密排六方晶格)，在温度高于882.5℃时为β相(为体心立方晶格)。目前国内外还没有一种处理方法能够使纯钛的室温组织转变为单一β相。α钛(即相组成为α相的纯钛)是牙种植体通常使用的材料，但其弹性模量(约为113GPa)远高于骨的弹性模量(约为10-30GPa)，导致α钛的生物力学相容性较差，在长期植入时会因应力屏蔽效应而引发种植体松动。众多研究表明，室温组织为单一β相的钛合金(即β钛合金)具有与骨更为接近的弹性模量，其生物力学相容性较好。然而，现有的β钛合金均是在合金熔炼过程中向钛中加入大量β相稳定元素获得的，而β相稳定元素如锆、铌等钧为贵金属，这导致β钛合金的成本大幅度增加，而且熔炼过程复杂。如能将单一成分的纯钛通过熔炼成型后的处理工艺使其室温组织转变为β相，这无论是在学术概念还是在β钛的制备方面钧具有重要价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、且能够在α钛表层得到厚度为0.1-0.3mm的室温组织β相的处理工艺。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是在由90-95wt％的乙醇胺、0.5-1wt％的氯化钾和4.5-9wt％的水混合配制电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为400-500V、频率为100Hz、占空比为10-30％的条件下对α钛进行20-30分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.1-0.3mm的室温组织β相。
采用本发明的处理工艺可使α钛表层的室温组织为β相，β相层的厚度约为0.1-0.3mm，其弹性模量约为78GPa，低于α钛的弹性模量。
具体实施例方式
实施例1在由95wt％的乙醇胺、0.5wt％的氯化钾和4.5wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为400V、频率为100Hz、占空比为10％的条件下对α钛进行20分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.3mm的室温组织β相。
实施例2在由90wt％的乙醇胺、1wt％的氯化钾和9wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为450V、频率为100Hz、占空比为30％的条件下对α钛进行30分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.1mm的室温组织β相。
实施例3在由93wt％的乙醇胺、0.7wt％的氯化钾和6.3wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为500V、频率为100Hz、占空比为20％的条件下对α钛进行23分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.14mm的室温组织β相。
实施例4在由92wt％的乙醇胺、0.8wt％的氯化钾和7.2wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为420V、频率为100Hz、占空比为25％的条件下对α钛进行25分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.19mm的室温组织β相。
实施例5在由91wt％的乙醇胺、0.8wt％的氯化钾和8.2wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为440V、频率为100Hz、占空比为28％的条件下对α钛进行28分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.26mm的室温组织β相。
权利要求
1.α钛表层的室温组织转变为β相的处理工艺，其特征在于在由90-95wt％的乙醇胺、0.5-1wt％的氯化钾和4.5-9wt％的水混合配制电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为400-500V、频率为100Hz、占空比为10-30％的条件下对α钛进行20-30分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.1-0.3mm的室温组织β相。
2.根据权利要求1所述的α钛表层的室温组织转变为β相的处理工艺，其特征在于在由95wt％的乙醇胺、0.5wt％的氯化钾和4.5wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为400V、频率为100Hz、占空比为10％的条件下对α钛进行20分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.3mm的室温组织β相。
3.根据权利要求1所述的α钛表层的室温组织转变为β相的处理工艺，其特征在于在由90wt％的乙醇胺、1wt％的氯化钾和9wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为450V、频率为100Hz、占空比为30％的条件下对α钛进行30分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.1mm的室温组织β相。
4.根据权利要求1所述的α钛表层的室温组织转变为β相的处理工艺，其特征在于在由93wt％的乙醇胺、0.7wt％的氯化钾和6.3wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为500V、频率为100Hz、占空比为20％的条件下对α钛进行23分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.14mm的室温组织β相。
5.根据权利要求1所述的α钛表层的室温组织转变为β相的处理工艺，其特征在于在由92wt％的乙醇胺、0.8wt％的氯化钾和7.2wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为420V、频率为100Hz、占空比为25％的条件下对α钛进行25分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.19mm的室温组织β相。
6.根据权利要求1所述的α钛表层的室温组织转变为β相的处理工艺，其特征在于在由91wt％的乙醇胺、0.8wt％的氯化钾和8.2wt％的水配制的电解液中，以α钛为阴极、石墨片为阳极，采用脉冲电源在电压为440V、频率为100Hz、占空比为28％的条件下对α钛进行28分钟的微弧放电处理，可在α钛表层得到厚度为0.26mm的室温组织β相。
全文摘要
本发明公开了一种将α钛表层的室温组织转变为β相的处理工艺，即是在含有乙醇胺、氯化钾和水的电解液中，以α钛为阴极，采用脉冲电源对α钛进行20－30分钟的微弧放电处理，可使α钛表层厚约0.1－0.3mm区域的室温组织转变为β相，此β相层的弹性模量约为78GPa，显著低于α钛的弹性模量。
文档编号C22F3/00GK1624186SQ20041007336
公开日2005年6月8日 申请日期2004年12月8日 优先权日2004年12月8日
发明者憨勇, 李新梅, 徐可为, 李银锁 申请人:西安交通大学