一種Ti6Al4V合金及由該合金制備的骨科植入物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬合金，尤其涉及一種Ti6A14V合金及由該合金制備的骨科植 入物。
【背景技術(shù)】
[0002] Ti6A14V合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕性及生物相容性，是一種理想的外科植 入材料。有關(guān)新型醫(yī)用材料的研宄很多，但Ti6A14V合金仍是國內(nèi)外技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣 泛的外科植入物用鈦合金，其加工材規(guī)格多為直徑5~75_，廣泛應(yīng)用于齒根植入、內(nèi)固定 螺釘、膝蓋骨、髖關(guān)節(jié)和髖白等方面。
[0003] 在國外，Ti6A14V合金早在20世紀(jì)50~60年代已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用，美國外 科植入物使用低間隙Ti6A14V合金，Ti6A14V合金也列入了ISO-5832-3國際標(biāo)準(zhǔn)，并給出 了Ti6A14V合金成分。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T13810-2007外科植入物用鈦及鈦合金加工材中也明 指出Ti6A14V合金的成分參照GB/T 3620. 1-2007鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分。
[0004] 表一：國內(nèi)外外科植入物用鈦合金標(biāo)準(zhǔn)中Ti6A14V合金的成分表
[0006] 中國專利CN103628052A公開了當(dāng)Ti6A14V合金人工骨長期處于人體體液環(huán)境中 時，其表面將會自發(fā)形成的具有防御保護性的二氧化鈦薄膜，所生成的Ti(V薄膜穩(wěn)定性、 耐久性差，且極可能被剝離甚至溶解于人體中，導(dǎo)致Ti6A14V合金中的有毒元素A1、V析 出，并且隨著這層Ti(V薄膜的破壞，Ti6A14V合金表面的腐蝕作用將會加劇。由于Ti6A14V 合金存在的磨損、腐蝕、植入感染問題，常常導(dǎo)致人工骨植入失敗。上述兩種標(biāo)準(zhǔn)中Ti6A14V 合金均給出了氧含量最高不超過質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%的限量及其他微量元素的限量范圍，然而 并沒有給出一個如何能降低人體感染率的氧元素及其他微量元素的合理控制范圍，一直困 擾人們?nèi)ふ冶苊釺i6A14V合金造成的人體感染的問題，如CN103628052A號專利通過在鈦 合金微孔骨表面形成二氧化鈦薄膜以避免人體感染，大大增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明提供一種能夠制造成本低、且能夠顯著降低 人體感染率的Ti6A14V合金及由該合金制備的骨科植入物。
[0008] 一種Ti6A14V合金，元素組成按質(zhì)量百分含量計，包括：A1 :5. 5~6. 75%，V: 3. 5 ~4. 5%，F(xiàn)e彡 0? 3%，0 :0? 02 ~0? 1%，C:彡 0? 08%，N:彡 0? 05%，H:彡 0? 015%，Ti: 余量。
[0009] 一種由Ti6A14V合金制備的骨科植入物，該骨科植入物的元素組成按質(zhì)量百分含 量計，包括：鋁（八1) :5.5~6.75%，釩以）：3.5~4.5%，鐵的）彡0.3%，氧（0):0.02~ 0? 1%，碳（C):彡 0? 08%，氮（N):彡 0? 05%，氫⑶：彡 0? 015%，鈦（Ti):余量。
[0010] Ti6A14V合金粉末的氧含量控制在0.02-0. 1 %的范圍內(nèi)能夠有效降低人體對由 Ti6A14V合金制備的骨科植入物感染率。
【具體實施方式】
[0011] 為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合
【具體實施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0012] 一種Ti6A14V合金，元素組成按質(zhì)量百分含量計，包括：鋁（Al) :5. 5~6. 75%， 釩（V) :3. 5~4. 5 %，鐵（Fe)彡0? 3 %，氧（0) :0? 02~0? 1 %，碳（C):彡0? 08 %，氮（N): 彡0? 05%，氫⑶：彡0? 015%，鈦（Ti):余量。
[0013] 本發(fā)明的Ti6A14V合金為粉末狀，通過原材料的配比，控制氧及各元素的含量，采 用本發(fā)明的Ti6A14V合金粉末通過3D打印技術(shù)能夠制備出齒根植入、內(nèi)固定螺釘、膝蓋骨、 髖關(guān)節(jié)和髖白等骨科植入物。本發(fā)明實施方式中，通過上述Ti6A14V合金粉末采用激光燒 結(jié)式（SLS) 3D打印方法打印形成齒根植入、內(nèi)固定螺釘、膝蓋骨、髖關(guān)節(jié)和髖白等骨科植入 物。
[0014] -種由Ti6A14V合金制備的骨科植入物，該骨科植入物的元素組成按質(zhì)量百分含 量計，包括：鋁（八1) :5.5~6.75%，釩以）：3.5~4.5%，鐵的）彡0.3%，氧（0):0.02~ 0? 1%，碳（C):彡 0? 08%，氮（N) :< 0? 05%，氫⑶：< 0? 015%，鈦（Ti):余量。本發(fā)明實 施方式中，通過Ti6A14V合金粉末采用增量制造方法制成骨科植入物，具體的，采用激光燒 結(jié)式（SLS) 3D打印方法打印形成齒根植入、內(nèi)固定螺釘、膝蓋骨、髖關(guān)節(jié)和髖白等骨科植入 物。
[0015] 實施例1
[0016] -種Ti6A14V合金，元素組成按質(zhì)量百分含量計，包括：鋁（Al) :5. 5~6. 75%，釩 (V) :3.5 ~4.5%，鐵（Fe)彡 0.3%，氧（0) :0.02%，碳（C):彡 0.08%，氮（N):彡 0.05%， 氫⑶<0. 015%，鈦（Ti):余量。
[0017] -種由Ti6A14V合金制備的骨科植入物，該骨科植入物的元素組成按質(zhì)量百分含 量計，包括：鋁（Al) :5. 5 ~6. 75%，釩（V) :3. 5 ~4. 5%，鐵（Fe)彡 0? 3%，氧（0) :0? 02%， 碳（C):彡 0? 08%，氮（N) :< 0? 05%，氫⑶：< 0? 015%，鈦（Ti):余量。
[0018] 實施例2
[0019] -種Ti6A14V合金，元素組成按質(zhì)量百分含量計，包括：鋁（Al) :5. 5~6. 75%，釩 (V) :3.5 ~4.5%，鐵（Fe)彡 0.3%，氧（0) :0.04%，碳（C):彡 0.08%，氮（N):彡 0.05%， 氫⑶<0. 015%，鈦（Ti):余量。
[0020] 一種由Ti6A14V合金制備的骨科植入物，該骨科植入物的元素組成按質(zhì)量百分含 量計，包括：鋁（Al) :5. 5 ~6. 75%，釩（V) :3. 5 ~4. 5%，鐵（Fe)彡 0? 3%，氧（0) :0? 04%， 碳（C):彡 0? 08%，氮（N) :< 0? 05%，氫⑶：< 0? 015%，鈦（Ti):余量。
[0021] 實施例3
[0022] 一種Ti6A14V合金，元素組成按質(zhì)量百分含量計，包括：鋁（Al) :5. 5~6. 75%，釩 (V) :3.5 ~4.5%，鐵（Fe)彡 0.3%，氧（0) :0.06%，碳（C):彡 0.08%，氮（N):彡 0.05%， 氫⑶<0. 015%，鈦（Ti):余量。
[0023] 一種由Ti6A14V合金制備的骨科植入物，該骨科植入物的元素組成按質(zhì)量百分含 量計，包括：鋁（Al) :5. 5 ~6. 75%，釩（V) :3. 5 ~4. 5%，鐵（Fe)彡 0? 3%，氧（0) :0? 06%， 碳（C):彡 0? 08%，氮（N) :< 0? 05%，氫⑶：< 0? 015%，鈦（Ti):余量。
[0024] 實施例4
[0025] 一種Ti6A14V合金，元素組成按質(zhì)量百分含量計，包括：鋁（Al) :5. 5~6. 75%，釩 (V) :3.5 ~4.5%，鐵（Fe)彡 0.3%，氧（0) :0.08%，碳（C):彡 0.08%，氮（N):彡 0.05%， 氫⑶<0. 015%，鈦（Ti):余量。
[0026] 一種由Ti6A14V合金制備的骨科植入物，該骨科植入物的元素組成按質(zhì)量百分含 量計，包括：鋁（Al) :5. 5 ~6. 75%，釩（V) :3. 5 ~4. 5%，鐵（Fe)彡 0? 3%，氧（0) :0? 02%， 碳（C):彡 0? 08%，氮（N) :< 0? 05%，氫⑶：< 0? 015%，鈦（Ti):余量。
[0027] 實施例5
[0028] 一種Ti6A14V合金，元素組成按質(zhì)量百分含量計，包括：鋁（Al) :5. 5~6.75%，釩 (V) :3. 5 ~4. 5%，鐵（Fe)彡 0? 3%，氧（0) :0? 1%，碳（C):彡 0? 08%，氮（N):彡 0? 05%， 氫⑶<0. 015%，鈦（Ti):余量。
[0029] 一種由Ti6A14V合金制備的骨科植入物，該骨科植入物的元素組成按質(zhì)量百分含 量計，包括：鋁（Al) :5. 5 ~6. 75%，釩（V) :3. 5 ~4. 5%，鐵（Fe)彡 0? 3%，氧（0) :0? 02%， 碳（C):彡 0? 1%，氮（N) :< 0? 05%，氫⑶：< 0? 015%，鈦（Ti):余量。
[0030] 當(dāng)Ti6A14V合金粉末的氧含量控制在0. 02-0. 1 %的范圍內(nèi)能夠有效降低人體對 由Ti6A14V合金制備的骨科植入物感染率。同時，本發(fā)明的Ti6A14V合金及由該鈦合金制 備的骨科植入物僅通過調(diào)節(jié)氧元素的含量以降低Ti6A14V合金對人體造成的感染，大大節(jié) 省了通過Ti6A14V合金制備骨科植入物的成本。
[0031] 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種Ti6A14V合金，元素組成按質(zhì)量百分含量計，包括Al :5. 5~6. 75%，V :3. 5~ 4. 5%，F(xiàn)e 彡 0? 3%，0 :0? 02 ~0? 1%，C :彡 0? 08%，N :彡 0? 05%，H :彡 0? 015%，Ti :余量。2. 如權(quán)利要求1所述Ti6A14V合金，其特征在于：包括Al :5. 5~6. 75%，V :3. 5~ 4. 5%，F(xiàn)e 彡 0? 3%，O :0? 02 ~0? 08%，C :彡 0? 08%，N :彡 0? 05%，H :彡 0? 015%，Ti :余 量。3. 如權(quán)利要求1所述Ti6A14V合金，其特征在于：包括Al :5. 5~6. 75%，V :3. 5~ 4. 5%，F(xiàn)e 彡 0? 3%，O :0? 04 ~0? 08%，C :彡 0? 08%，N :彡 0? 05%，H :彡 0? 015%，Ti :余 量。4. 如權(quán)利要求1所述Ti6A14V合金，其特征在于：包括Al :5. 5~6. 75%，V :3. 5~ 4. 5%，F(xiàn)e 彡 0? 3%，O :0? 02 ~0? 06%，C :彡 0? 08%，N :彡 0? 05%，H :彡 0? 015%，Ti :余 量。5. 如權(quán)利要求1所述Ti6A14V合金，其特征在于：包括Al :5. 5~6. 75%，V :3. 5~ 4. 5%，F(xiàn)e 彡 0? 3%，O :0? 02 ~0? 04%，C :彡 0? 08%，N :彡 0? 05%，H :彡 0? 015%，Ti :余 量。6. 如權(quán)利要求1所述Ti6A14V合金，其特征在于：包括Al :5. 5~6. 75%，V :3. 5~ 4. 5%，F(xiàn)e 彡 0? 3%，O :0? 04 ~0? 08%，C :彡 0? 08%，N :彡 0? 05%，H :彡 0? 015%，Ti :余 量。7. 如權(quán)利要求1所述Ti6A14V合金，其特征在于：包括Al :5. 5~6. 75%，V :3. 5~ 4. 5%，F(xiàn)e 彡 0? 3%，O :0? 06 ~0? 08%，C :彡 0? 08%，N :彡 0? 05%，H :彡 0? 015%，Ti :余 量。8. 如權(quán)利要求1所述Ti6A14V合金，其特征在于：包括Al :5. 5~6. 75%，V :3. 5~ 4. 5%，F(xiàn)e 彡 0? 3%，0 :0? 08 ~0? 1%，C :彡 0? 08%，N :彡 0? 05%，H :彡 0? 015%，Ti :余量。9. 一種骨科植入物，其由權(quán)利要求1-8任一項所述的Ti6A14V合金制成。10. 如權(quán)利要求9所述的骨科植入物，其特征在于：該骨科植入物通過Ti6A14V合金粉 末采用增量制造方法形成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種Ti6A14V合金，元素組成按質(zhì)量百分含量計，包括：Al：5.5～6.75％，V：3.5～4.5％，F(xiàn)e≤0.3％，O：0.02～0.1％，C：≤0.08％，N：≤0.05％，H：≤0.015％，Ti：余量。本發(fā)明還涉及一種由該合金制成的骨科植入物。由本發(fā)明的Ti6A14V合金制成的骨科植入物能夠有效降低人體的感染。
【IPC分類】C22C14/00, A61L27/06
【公開號】CN104962779
【申請?zhí)枴緾N201510465738
【發(fā)明人】王愛國, 董乃光, 宋曉東
【申請人】創(chuàng)生醫(yī)療器械（中國）有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月31日