一种钛金属陶瓷制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种钛金属陶瓷的制备工艺。
【背景技术】
[0002]目前在矫形外科领域应用最为广泛的是Ti6A14V合金，又称TC4钛合金，具有很高的耐蚀性、很好的生物相容性、较高的机械强度和较好的加工性能。但是，由于钛合金较差的摩擦学性能极大地限制了其在人工关节中的进一步广泛使用。
[0003]为了克服上述问题，本发明采用气体渗碳工艺对Ti6A14V合金进行表面渗碳处理，制备出钛合金金属陶瓷。制备钛金属陶瓷具有优越的纳米力学性能、耐腐蚀性能、力学性能和生物摩擦学性能，为钛合金金属陶瓷在生物医学尤其是人工关节领域的广泛应用奠定基础，并推动人工关节的快速发展通过表面改性技术。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，发明一种钛金属陶瓷的制备工艺。其技术方案是一种钛金属陶瓷的制备工艺，其特征是:使用分级渗碳技术对Ti6A14V合金进行表面高温渗碳，在表面制备出碳化钛陶瓷，并形成较厚的渗碳层，制备具有优越生物学摩擦性能和亲和性能的钛合金金属陶瓷。
[0005]试验设备高温真空渗碳炉组成:气体、循环泵、循环水、特种合金板、加热器、真空泵。该渗碳炉采用钥靶作为加热源，温度可以加热到1700°C。采用普通的机械泵进行抽真空，真空度可以达到1-1Pa15
[0006]选用医用Ti6A14V合金，符合GB/T13810标准，工业牌号为TC4。将医用Ti6A14V合金加工成为髋关节头，并抛光，表面粗糙度达到Ra=0.05 μ m。
[0007]具体工艺:采用钛合金气体渗碳，将渗碳气体乙炔在高温下裂解形成活性碳原子，利用碳原子在钛合金表面扩散进行的。渗碳温度控制在1300 °C，渗碳时间为2h，得到的渗碳层厚度为250 μ m。
[0008]本发明的特点是:由于金属陶瓷兼顾了金属的强韧性和陶瓷的耐磨性，可以极大地提高材料的性能，特别是通过表面改性技术，制备出一种特殊的金属陶瓷，即功能梯度陶瓷，可以有效地避免陶瓷的脆性和涂层的结合力问题。因此，研究钛合金的表面改性技术，制备具有耐磨、耐蚀性能的金属陶瓷，并优化其生物摩擦学性能，对于发展高性能的人工关节、提高钛合金人工关节的使用寿命、揭示其润滑机理、进一步提高人工关节置换的稳定性和可靠性具有重要意义。本发明使用分级渗碳技术对Ti6A14V合金进行表面高温渗碳，在表面制备出碳化钛陶瓷，并形成较厚的渗碳层，制备出了钛金属陶瓷。通过材料热力学和动力学分析研究钛金属陶瓷的制备工艺。钛金属陶瓷具有很好的力学性能、良好的润湿性、可接受的耐腐蚀性和接近陶瓷材料的生物摩擦学性能，是一种非常有前途的人工关节头制造材料，并推动人工关节的快速发展，在生物医用材料领用具有广阔发展空间。
【具体实施方式】
[0009]一种钛金属陶瓷的制备工艺，其特征是:使用分级渗碳技术对Ti6A14V合金进行表面高温渗碳，在表面制备出碳化钛陶瓷，并形成较厚的渗碳层，制备具有优越生物学摩擦性能和亲和性能的钛合金金属陶瓷。
[0010]试验设备高温真空渗碳炉组成:气体、循环泵、循环水、特种合金板、加热器、真空泵。该渗碳炉采用钥靶作为加热源，温度可以加热到1700°C。采用普通的机械泵进行抽真空，真空度可以达到1-1Pa15
[0011]选用医用Ti6A14V合金，符合GB/T13810标准，工业牌号为TC4。将医用Ti6A14V合金加工成为髋关节头，并抛光，表面粗糙度达到Ra=0.05 μ m。
[0012]具体工艺:采用钛合金气体渗碳，将渗碳气体乙炔在高温下裂解形成活性碳原子，利用碳原子在钛合金表面扩散进行的。渗碳温度控制在1300 °C，渗碳时间为2h，得到的渗碳层厚度为250 μ m。
【主权项】
1.一种钛金属陶瓷的制备工艺，其特征是:使用分级渗碳技术对Ti6A14V合金进行表面高温渗碳，在表面制备出碳化钛陶瓷，并形成较厚的渗碳层，制备具有优越生物学摩擦性能和亲和性能的钛合金金属陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种钛金属陶瓷的制备工艺，其特征是:试验设备高温真空渗碳炉组成:气体、循环泵、循环水、特种合金板、加热器、真空泵，该渗碳炉采用钥靶作为加热源，温度可以加热到1700°C，采用普通的机械泵进行抽真空，真空度可以达到lO—ipa。
3.根据权利要求1所述的一种钛金属陶瓷的制备工艺，其特征是:具体工艺:选用医用Ti6A14V合金，符合GB/T13810标准，工业牌号为TC4，将医用Ti6A14V合金加工成为髋关节头，并抛光，表面粗糙度达到Ra=0.05 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种钛金属陶瓷的制备工艺，其特征是:具体工艺:采用钛合金气体渗碳，将渗碳气体乙炔在高温下裂解形成活性碳原子，利用碳原子在钛合金表面扩散进行的，渗碳温度控制在1300 °C，渗碳时间为2h，得到的渗碳层厚度为250 μ m。
【专利摘要】本发明公开了一种钛金属陶瓷的制备工艺。其技术方案是：使用分级渗碳技术对Ti6Al4V合金进行表面高温渗碳，在表面制备出碳化钛陶瓷，并形成较厚的渗碳层，制备具有优越生物学摩擦性能和亲和性能的钛合金金属陶瓷。本发明的特点是：本发明使用分级渗碳技术对Ti6Al4V合金进行表面高温渗碳，在表面制备出碳化钛陶瓷，并形成较厚的渗碳层，制备出了钛金属陶瓷。
【IPC分类】C23C8-20
【公开号】CN104694870
【申请号】CN201310657487
【发明人】马文超
【申请人】青岛平度市旧店金矿
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月9日