生物材料制备与加工第6章 金属生物材料.ppt

* 第6章 生物金属材料的制备与加工 ?金属材料制备与加工基础 ?生物金属材料毒性及腐蚀性 ?生物金属材料表面改性 ?不锈钢、钴基合金、钛及其合金等 ?多孔生物金属材料 炣 6.1 概述 钴 不锈钢 生物金属材料基合金 镍钛合金 其它 美国 不锈钢：约75％ 钴：约20％ 其余：约 5％(钛及其合金) 钽及其合金、稀土金属、铂族金属、 炣 其它稀有金属Li、V、Ga、Ge、Sn等 生物金属材料要求 n n n 生物相容性良好 足够的机械性能 理化性能良好 n n n 所制成器件符合生物力学要求， 设计合理， 结构简单， 适应功能需要 易于加工造型和制作， 易植入和再次手术。 价格低廉， 来源易得．便于推广应用。 组织反应：ASTM—F4的 标准是在动物体内埋藏 6 月 ， 纤维包膜厚度 0.03mm为合格。 高度惰性 炣 6.2生物金属材料制备与加工基础 金属材料种类 金属材料组织 黑色金属：铁、铬、锰 有色金属 金属 合金 相 固溶体 固溶强化 金属化合物 机械混合物 炣 铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体 高温莱氏体 6.2生物金属材料制备与加工基础 金属材料加工 铸造 锻造 塑性加工 粉末冶金 金属热处理 锻造 轧制 挤压 拉拔 拉伸 弯曲 剪切 炣 金属冷加工 抛光 6.2生物金属材料制备与加工基础 n n n 金属热处理 将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度， 并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一 种工艺方法。 特点 一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通 过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成 分，赋予或改善工件的使用性能。 工艺 炣 一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加 热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。 电镀技术 诱导矿化法 高温烧结涂层技术 6 阳极氧化法 单用碱处理法 微波等离子技术 5 甘油磷酸盐法 单用酸处理法 激光熔覆涂层技术 4 钛酸酯法 双氧水处理法 磁控管溅射技术 3 电化学结晶法 酸-碱处理法 离子束注入/常规气相 沉积技术 2 电泳法 溶胶-凝胶法 等离子喷涂技术 1 电化学法 化学方法 物理技术 序号 6.4 生物金属材料表面改性 金属表面处理的技术和方法 炣 6.5 不锈钢 国 内 外 外 科 植 入 物 用 奥 氏 体 不 锈 钢 的 化 学 成 分 炣 6.5 不锈钢 ?低纯度医用不锈钢：一般采用惰性气 医用不锈钢生产工艺 医用高纯不锈钢加工 体保护，真空或非真空熔炼工艺生产。 ?高纯度医用不锈钢：一般先通过真空 熔炼，然后再用真空电弧炉重熔或电渣 重熔除去杂质，使其纯化 ?热加工 ?冷加工 ?机械加工 炣 ?清洗 ?杀菌 ?包装 6.5 不锈钢 外科用316L不锈钢在不同加工条件下的标准力学性质 炣 6.6 钴基合金 6.6 钴基合金 医用钴基合金制造工艺 精密铸造 机械变形加工（热轧、轧制、挤压、冲压） 粉末冶金 加工、打磨、抛光 炣 6.6 钴基合金 不同种类及加工条件下的钴基合金性能 炣 6.6 钴基合金 钴基合金植入器件的制造 例：股骨关节假体的制造过程(铸造Co-Cr-Mo合金) n n n n n 制造一个设计好成分的石蜡模型 在模型上涂一层耐火材料。首先涂一层薄的胶状材料(氧化硅 的硅酸乙酯悬浊液)，干燥后再覆上一层，直至达到一定厚 度。 石蜡在熔炉中熔化掉(100~150℃) 将模型加热到高温，使残余石蜡燃烧掉或变成气态物质 熔化的合金在重力或离心力的作用下进入模型中，模型温度 炣 是800～1000℃，合金溶液温度是1350～1400℃。 6.6 钴基合金 a.蜡注入黄铜模中 b.蜡制件组装 c.蜡制件表面涂覆陶瓷 e.将熔融的金属注入陶瓷模中 d.热压腔中去除蜡 6.7 钛及其合金 外科用钛和典型钛合金的成分及力学性质 *镍钛合金：镍54～59％ 炣 机械加工与切割 连接 热加工与冷加工 定型处理 冶炼与铸造 表面改性 挤压 锻造 轧制 拉拔 冷连接 热连接 固定并热处理 冷变形成型 热变形成型 连续热处理 批次热处理 流化床热处理 熔盐/金属热处理 Ni-Ti合金加工工艺流程 炣 局部热处理 H ≦