专利名称：外科植入物用医用钛合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有色金属材料，特别是一种生物性能好，耐腐蚀性优异，并有良好工艺成型性的外科植入物用医用钛合金。
背景技术：
钛合金由于具有高比强、耐蚀性、生物相容性好等优点，做为接骨板、接骨螺钉、矫形棒、人工骨、关节假体、脊柱固定等外科植入器械在临床上的应用正在呈逐步上升趋势，但钛工业发展历史较短，医用钛合金品种很少，目前可供临床选择的品种主要是不同级别的商业纯钛和Ti6Al4V合金。纯钛强度偏低，不能制做承力较大的植入器械，Ti6Al4V是从航空工业移植到医学的，在应用上存在着强度偏高、工艺性能差、含有毒性组元钒，生物相容性不理想等问题。近年来开始用于临床的瑞典研发的Ti6Al7Nb和德国研发的Ti-5Al-2.5Fe二个医用钛合金，除了以Nb和Fe代V外，其它性能与Ti6Al4V合金相比没有改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物相容性、耐蚀性优异，综合力学性能和工艺成型性能更好的高强度、低模量外科植入物用医用钛合金。
本发明的技术解决方案是一种外科植入物用医用钛合金，其特征在于，它是由钛(Ti)、铌(Nb)、锆(Zr)、钯(Pd)组成的，各组分所占的重量百分比如下铌(Nb)(22～32)％，锆(Zr)(4～12)％，钯(Pd)(0.1～0.2)％，钛(Ti)余量。
所述的各组分所占的重量百分比可为铌(Nb)(26～28)％，锆(Zr)(7～9)％，钯(Pd)(0.14～0.16)％，钛(Ti)余量。
本发明与现有技术相对比具有如下优点1、良好的生物相容性，2、弹性模量低(30％～35％)，具有更好的生物力学相容性，3、良好综合力学性能，其中冲击韧性(ak)高(40％)，疲劳极限(σ-1)高(12％)，断裂韧性(K1c)高(10％)，4、具有更好的加工工艺性能，热加工温度低(150℃～200℃)，延伸率(δ)高(30％)，断后收缩率()高(40％)，5、具有优异的耐腐蚀性能，在生理盐水溶液中，腐蚀速率小于0.0001mm/a。
具体实施例方式实施例1采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)64.85千克，铌(Nb)27千克，锆(Zr)8千克，钯(Pd)0.15千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
实施例2采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)55.8千克，铌(Nb)32千克，锆(Zr)12千克，钯(Pd)0.2千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
实施例3采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)72千克，铌(Nb)22千克，锆(Zr)5.83千克，钯(Pd)0.17千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
实施例4采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)67.88千克，铌(Nb)28千克，锆(Zr)4千克，钯(Pd)0.12千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
实施例5采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)69.9千克，铌(Nb)25千克，锆(Zr)5千克，钯(Pd)0.1千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
实施例6采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)73.9千克，铌(Nb)22千克，锆(Zr)4千克，钯(Pd)0.1千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
实施例7采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)57.87千克，铌(Nb)32千克，锆(Zr)10千克，钯(Pd)0.13千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
实施例8采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)63.81千克，铌(Nb)24千克，锆(Zr)12千克，钯(Pd)0.19千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
实施例9采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)64.8千克，铌(Nb)27千克，锆(Zr)8千克，钯(Pd)0.2千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
实施例10采用一级小颗粒海绵钛、原子能级海绵锆、工业钯粉以及铌-钛的中间合金进行配料，各组分的设计质量分别为钛(Ti)61.02千克，铌(Nb)28千克，锆(Zr)9千克，钯(Pd)0.16千克，总重为100千克。制成电极，然后采用真空自耗电弧炉熔炼，并在800～1050℃进行压加，加工成15～30mm的棒材，700～900℃固溶处理，450～650℃时效。上述加工工艺按现有技术的方法进行即可。
因原料中含有少量杂质，钛的量不能完全确定，故权利要求书中钛的选择为余量。
利用本发明的产品可做外科植入物材料，也可用作眼镜架材料、弹簧材料、化工和海洋开发耐腐蚀结构材料。
本发明的材料主要力学性能见表1。
表1本发明材料的力学性能(棒材)
本发明的材料耐蚀性能见表2。表2本发明材料的耐腐蚀性能(37℃Ringer’s模拟人体体液)
本发明的材料与现有医用Ti6Al4V等合金比较见表3。
表3本发明的材料与现有合金性能比较
权利要求
1.一种外科植入物用医用钛合金，其特征在于，它是由钛(Ti)、铌(Nb)、锆(Zr)、钯(Pd)组成的，各组分配比如下名称 重量百分比铌(Nb) (22～32)％锆(Zr) (4～12)％钯(Pd) (0.1～0.2)％钛(Ti) 余量。
2.根据权利要求1所述的外科植入物用医用钛合金，其特征在于所述的各组分配比为名称 重量百分比铌(Nb) (26～28)％锆(Zr) (7～9)8％钯(Pd) (0.14～0.16)％钛(Ti) 余量。
全文摘要
本发明公开了一种合金材料，其特征在于，它是由钛(Ti)、铌(Nb)、锆(Zr)、钯(Pd)组成的，各组分所占的重量百分比如下铌(Nb)(22～32)％，锆(Zr)(4～12)％，钯(Pd)(0.1～0.2)％，钛(Ti)余量。与现有技术相对比本发明的产品具有如下优点1.良好的生物相容性，2.弹性模量低(30％～35％)，具有更好的生物力学相容性，3.良好综合力学性能，其中冲击韧性(a
文档编号C22C14/00GK1569250SQ200410020499
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月29日 优先权日2004年4月29日
发明者蒋志, 兰羽, 李海涛 申请人:大连盛辉钛业有限公司