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多孔钴钛合金块料及其制备方法

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多孔钴钛合金块料及其制备方法

发布日期:2019-04-11 作者: 点击:

     医用金属材料是医学上较为常用的人体植入承力材料,钴基金属材料是目前普遍 认同的性能优异的一类医用植入材料。人体中的钴以维生素B12的形式参与人体代谢活动, 因此钴基金属材料表现出良好的生物相容性。同时,钴基金属具有较高的硬度和优异的耐 磨损性能,因而钛合金块料供应其被视为人工关节理想的替代材料。


钛合金块料


     当前应用的医用钴基合金主要分为钴铬钼合金和钴镍铬钼合金,这两类合金密度 大,且铬、镍离子对人体组织具有毒性和过敏反应,会诱导有机体突变或癌变。金属钛具有 无毒、低密度、高强度及良好生物相容性等优点,钴钛合金既可保证钴基合金具有良好耐磨 性能和力学强度,又降低了合金的生物毒性,可提高植入体的使用寿命。


      同时,常见的医用钴基金属材料的弹性模量(210~253GPa)远高于人骨(松质骨 0.01~2GPa,密质骨2~20GPa),植入物与骨之间难以实现适当的应力传递,产生应力屏蔽 现象,从而在植入物周围出现骨变形,最终导致植入体松脱失效。多孔金属的开发可以有效 的解决这一问题,多孔金属材料的密度、强度和弹性模量可以通过改变孔隙度来调整,多孔 结构有利于成骨细胞的黏附生长,加强植入体与骨的连接,大大提高关节替代材料的使用 寿命。因此,多孔钴钛合金成为新型的理想人工关节替代材料。


      目前,国内对制备医用植入多孔钴钛合金材料的文献报道极少。凝胶注模工艺制备医用多孔Ti-Co合金的性能公开了一种制备医用多孔钴钛合金的方法,即采用水基丙烯酰胺凝 胶体系,将预混液与纯钛和钴包覆钛粉混合获得悬浮料浆,真空除泡后加入催化剂和引发 剂,再注入模具,经固化、干燥、脱脂和烧结,最终制备多孔钴钛合金。该工艺使用的有机试 剂丙烯酰胺,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺,N,N,N’,N’–四甲基乙二胺等均具有高毒性,且工艺程序复杂、成本昂贵,难以保证添加剂的完全脱除,尤其是孔隙率、孔径大小、孔隙均匀性等 孔隙特征无法控制,且弹性模量偏高(7~21 GPa),所以很多钛棒厂家认为这种材料作为植入材料的安全性和稳定性很难保证。


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