一种多孔钛及钛合金的制备方法与流程

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种多孔钛及钛合金的制备方法。

背景技术：

α+β型和β型的医用钛合金综合了多孔材料和钛及钛合金的诸多结构和性能特点，具有优良的力学和化学性能，具有较好的生物相容性，同时如比强度高，耐腐蚀性能强，是最具有发展前景的医用殖体金属材料。α+β型和β型的医用钛合金的多孔化可以有效实现其弹性模量的调控，解决应力屏蔽问题，实现植入体与骨组织之间的力学匹配。同时有利于细胞的附着、增殖和分化，可以促进体液的传输和骨组织的生长。

现有的α+β型和β型的医用钛合金制备工艺普遍存在孔隙率难以设计、制备工艺前后组织类型发生变化、有污染，以及制备工艺复杂、成本高等缺陷。

多孔钛合金滤芯结构均匀，分布有大量开口气孔，具有孔隙率高，过滤阻力小，耐高温，耐腐蚀，使用寿命长等优点，适合各种介质的气液体过滤。经过普通烧结方法制备钛合金滤芯材料有空隙特征难以设计的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多孔钛及钛合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种多孔钛及钛合金的制备方法，包括如下步骤：

s1、将ti金属粉末和合金粉末混合均匀，所得混合粉末中ti金属粉的质量百分比为45％～95％，合金粉末的质量百分比为55％～5％；

s2、将所得混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中进行烧结，真空度0.1～10pa，单向压力200～1000mpa，升温速率20～100℃/min，烧结温度800～1400℃，烧结10～60min，再随炉冷却到室温取出，得合金坯体；

s3、将所得的合金坯体作为阳极进行电化学溶解合金金属粉末溶解金属丝模溶解，得孔隙分布均匀的多孔钛。

优选地，所述多孔钛的孔隙大小排列可控，可应用于医用多孔钛及钛合金材料和钛及钛合金滤芯材料。

优选地，所述合金粉末为ni、co或其他具有高熔点可电解的合金。

优选地，所述合金坯体可以是块状或状等任意可压制坯体。

优选地，所述电化学溶解的电解液为硫酸、盐酸或硝酸的一种或它们的混合电解液。

优选地，所述电化学溶解的电流密度为0.5-10adm-2，搅拌方式是机械搅拌。

本发明具有以下有益效果：

采用粉末烧结的方法制得合金胚体，然后电化学溶解合金胚体中的合金金属粉末得到孔隙分布均匀，大小排列可控的多孔钛。

附图说明

图1为本发明实施例中tini及tico合金压制坯体结构示意图。

图2为本发明实施例中tini及tico合金坯体电化学溶解ni及co后的多孔钛及钛合金示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种医用多孔钛及钛合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：ti金属粉末和ni或co金属粉末均匀混合，在所得的混合粉末中ti金属粉的质量百分比为45％～95％，ni或co金属粉末的质量百分比为55％～5％；

步骤二：将所得的混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中进行烧结，真空度是0.1～10pa，单向压力是200～1000mpa，升温速率为20～100℃/min，烧结温度为800～1400℃，烧结时间为10～60min，再随炉冷却后取出得到tini或tico合金坯体，如图1所示；

步骤三：将所得的tini或tico合金坯体作为阳极进行电化学溶解的方式使ni或co金属粉末溶解金属丝模溶解，得到孔隙分布均匀，大小排列可控的可以应用于医用多孔太及钛合金材料和钛及钛合金滤芯材料如图(2)。

实施例1

本实施例是一种制备多孔钛及多孔钛合金的制备方法。

步骤一：混合金属粉末中，ti金属粉的质量百分比50％，ni金属粉的质量百分比是50％。

步骤二：将步骤一得到的金属混合粉装入石墨模具中，置于真空烧结炉中进行烧结，真空度是5pa，单向压力是500mpa，升温速率为20～100℃/min，烧结温度为1200℃，烧结时间为40min，再随炉冷却后取出得到tini合金坯体。

步骤三：然后再硫酸电解液中完全电化学溶解ni金属粉。

步骤四：对ni完全电解后的多孔钛及钛合金进行清洗，得到孔隙与镍粉分布特征近似的多孔钛及钛合金。

实施例2

本实施例是一种制备多孔钛及多孔钛合金的制备方法。

步骤一：混合金属粉末中，ti金属粉的质量百分比60％，ni金属粉的质量百分比是40％。

步骤二：将步骤一得到的金属混合粉装入石墨模具中，置于真空烧结炉中进行烧结，真空度是5pa，单向压力是500mpa，升温速率为20～100℃/min，烧结温度为1200℃，烧结时间为40min，再随炉冷却后取出得到tini合金坯体。

步骤三：然后再硫酸电解液中完全电化学溶解ni金属粉。

步骤四：对ni完全电解后的多孔钛及钛合金进行清洗，得到孔隙与镍粉分布特征近似的多孔钛及钛合金。

表1实施例制备出的多孔钛及多孔钛合金参数。

由表1可知，本发明制备的多孔钛的孔隙率可以通过控制混合金属粉中的ni金属粉的质量百分比来控制，同时在制备过程中未使用造孔剂，不会生产污染问题。采用本发明制备多孔钛及多孔钛合金时，多孔钛及多孔钛合金的孔隙率和孔径可以得到较好地设计和调控。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种多孔钛及钛合金的制备方法，包括如下步骤：将Ti金属粉末和合金粉末混合均匀，所得混合粉末中Ti金属粉的质量百分比为45％～95％，合金粉末的质量百分比为55％～5％；将所得混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中进行烧结，真空度0.1～10Pa，单向压力200～1000MPa，升温速率20～100℃/min，烧结温度800～1400℃，烧结10～60min，再随炉冷却到室温取出，得合金坯体；将所得的合金坯体作为阳极进行电化学溶解合金金属粉末溶解金属丝模溶解，得多孔钛。本发明所得的多孔钛的孔隙分布均匀，大小排列可控的，可应用于医用多孔太及钛合金材料和钛及钛合金滤芯材料。

技术研发人员：张永春;唐海平;秦少军
受保护的技术使用者：宝鸡文理学院
技术研发日：2017.03.31
技术公布日：2017.08.04