專利名稱：一種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法
技術領域：
本發明涉及ー種粉末冶金成形エ藝，特別是涉及ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法。
背景技術：
鈦及鈦合金具有優異的性能，在國防和民用領域均得到了廣泛的應用。隨著國民經濟，特別是航空航天、汽車制造、兵器及艦船等行業的高速發展，對鈦材的需求量日益増加。由于鈦的提取、熔煉和加工困難，鈦錠的生產成本約為同質量鋼錠的30倍，鋁錠的6倍，而再加工成航空航天用零部件費用更大。因此，降低鈦及鈦合金成本是進一歩擴大鈦的應用領域和用量的重要途徑。
但是鈦合金材料生產成本高，采用近凈成形エ藝可以提高鈦合金材料的利用率，降低生產成本。當前鈦行業的研究焦點是開發新エ藝、新技術，降低鈦材的生產成本。粉末冶金(P /M)技術是ー種生產近成形零部件的高產量、低成本方法，這種方法基本上不需要進ー步加工或精整，可以很好地控制尺寸，且零部件的穩定性極好，而且均勻性和機械性能可以完全得到保證。采用先進的粉末冶金技術制備Ti粉末冶金零件，不僅可以極大地降低成本，而且有助于Ti及其合金在航空航天、汽車制造、兵器及艦船エ業中的推廣。目前，主要粉末成形技術有混合元素法(BE)、金屬注射成形(MM)和溫壓成形技術。鈦注射成形
元素粉末混合法是將元素粉末按合金的成分配比混合，制得合金粉。為了提高該合金粉末的成形性，可在氫化脫氫純鈦粉中混入一定比例的氣體霧化粉。此方法制備合金粉末價格相對低廉。預合金化粉制備方法中氣體霧化法是能夠進行批量生產的廉價方法。該方法是將棒狀的鈦合金端部在高頻感應爐中加熱熔化，井向熔融的合金液噴射高速流動的惰性氣體，從而得到與原合金組成相同的球形粉末的ー種方法。兀素粉末混合法生產的合金粉末價格低廉，容易成形，且エ藝成熟，因此，有著更為廣泛的市場前景。鈦及鈦合金注射成形技術的主要阻礙有(I)低氧球形鈦粉末的價格高；(2)粘結劑的選擇和去除工藝；(3)間隙元素的去除等
溫壓成形。2001年德國的Fraunhofer研究所率先開發出了流動溫壓エ藝，該技術以粉末冶金溫壓エ藝為基礎，并結合了金屬注射成形的優點，通過加入適量的微粉和提高潤滑劑(或粘結劑)含量，提高了混合粉末的流動性、填充性能和成形能力，從而可用于制造復雜幾何形狀(如側凹、螺紋孔等)的零件，具有非常廣闊的發展前景。流動溫壓技術既克服了傳統粉末冶金技術在成形復雜幾何零件中的不足，又避免了金屬注射成形技術的高成本，是ー項極有發展潛カ的新技木，具有廣闊的應用前景。流動溫壓技術的優點主要在于(I)可以成形傳統粉末冶金技術難以完成的復雜零件；
(2)壓坯的密度高，而且由于粉末的良好流動性，壓坯密度更加均勻；(3)具有良好燒結性能的粉末均可采用流動溫壓技木；(4)與傳統粉末冶金成形及注射成形相比，流動溫壓技術既簡化了生產エ藝，又大大降低了制造成本。但流動溫壓技術的模具加工困難，并且需要加熱，模具易于變形，不適合單件制品，特別不適合用于人體的器官的單件精確加工。同時鈦的切削性及磨削性等機械加工性能差，因此機加工時間長，加工刀具壽命也短。近年來，牙科修補越來越多地采用牙科CAD/CAM技術。由于上述原因，鈦幾乎不能應用于牙科CAD/CAM。因此，采用CAD/CAM技術，經過粉末冶金的方法，直接制備近凈成形的鈦基醫用材料,可大大降低鈦基醫用材料的生產成本
發明內容
本發明的目的在于提供ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法。將鈦粉或鈦合金粉與各種合金粉末混合后，壓制成形，使用CAD/CAM系統在壓制成形的鈦粉或鈦合金粉中精確加工出制品的形狀，經過燒結制備出近凈成形的醫用鈦及鈦合金制品。實現醫用鈦合金的近凈成形，有效降低醫用鈦合金的成本。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法，其所述方法包括以下過程將鈦粉或鈦合金粉與合金粉末混勻后，壓制成塊體，利用CAD/CAM即計算機輔助設計與制造系統，在鈦粉或鈦合金粉的塊體中精確的設計和加工出制品的形狀，經過燒結制備出近凈成形的鈦及鈦合金制品。所述的ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法，其所述方法應根據所需制品的使用形狀，按照制品從素坯到成品收縮情況，采用CAD/CAM技木，在壓制成形的鈦粉或鈦合金粉的塊體中精確的設計和加工出制品的形狀。所述的ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法，其所述鈦及鈦合金制品包括鈦及鈦合金牙齒、鈦及鈦合金關節、鈦合金頭骨及適合單件生產的制品。本發明的優點與效果是
本發明可省去模具的制備，實現無模具生產近凈成形的鈦及鈦合金制品，生產出高產量、低成本近成形制品，這種方法基本上不需要進ー步加工或精整，可以很好地控制尺寸，且制品的穩定性極好，而且均勻性和機械性能可以完全得到保證。


圖I為ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法エ藝流程圖之ー；
圖2為ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法エ藝流程圖之ニ；
圖3為ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法エ藝流程圖之三。
具體實施例方式下面結合附圖所示實施例對本發明進行詳細說明。圖I為ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法エ藝流程圖之ー選用粒度為0. 01-50Mm的鈦粉及鈦合金粉，加入分散劑，把鈦粉、合金粉和分散劑在こ醇中機械球磨混合均勻，經等靜壓壓制成塊體，塊體成型的壓カ在為l_150MPa，然后根據患者牙齒的尺寸和形狀，按照制品從素坯到成品收縮情況，運用MimicslO. 01軟件，采用CAD/CAM技術，在壓制成形的鈦合金塊體中精確加工出鈦合金牙齒制品的形狀，升溫速率為2-200C /min，經過真空燒結、熱處理等エ序，制造出與患者相匹配的鈦及鈦基合金牙齒。圖2為ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法エ藝流程圖之ニ
選用粒度為0. 01-50Mm的鈦粉和合金粉，加入分散劑，把鈦粉、合金粉和分散劑在氫氣中機械球磨混合均勻，經等靜壓壓制成塊體，塊體成型的壓カ在為l_150MPa，然后根據患者關節的尺寸和形狀，按照制品從素坯到成品收縮情況，運用MimicslO. 01軟件，采用CAD/CAM技術，在壓制成形的鈦合金塊體中精確加工出鈦合金關節制品的形狀，升溫速率為2-200C /min，經過燃燒合成、熱處理等エ序，制造出與患者相匹配的鈦合金關節。 圖3為ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法エ藝流程圖之三
選用粒度為0. 01-50Mm的鈦粉和合金粉，加入分散劑，把鈦粉、合金粉和分散劑在氫氣中機械球磨混合均勻，經等靜壓壓制成塊體，塊體成型的壓カ在為l_150MPa，然后根據患者頭骨的尺寸和形狀，按照制品從素坯到成品收縮情況，運用MimicslO. 01軟件，采用CAD/CAM技術，在壓制成形的鈦合金塊體中精確加工出鈦合金頭骨制品的形狀，升溫速率為2-200C /min，經過燃燒合成、熱處理等エ序，制造出與患者相匹配的鈦合金頭骨。
權利要求
1.ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下過程將鈦粉或鈦合金粉與合金粉末混勻后，壓制成塊體，利用CAD/CAM即計算機輔助設計與制造系統，在鈦粉或鈦合金粉的塊體中精確的設計和加工出制品的形狀，經過燒結制備出近凈成形的鈦及鈦合金制品。
2.根據權利要求I所述的ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法，其特征在于，所述方法應根據所需制品的使用形狀，按照制品從素坯到成品收縮情況，采用CAD/CAM技術，在壓制成形的鈦粉或鈦合金粉的塊體中精確的設計和加工出制品的形狀。
3.根據權利要求I所述的ー種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法，其特征在于，所述鈦及鈦合金制品包括鈦及鈦合金牙齒、鈦及鈦合金關節、鈦合金頭骨及適合單件生產的制品。
全文摘要
一種粉末冶金制造鈦基醫學材料的方法，涉及一種粉末冶金成形工藝，所述方法包括以下過程將鈦粉或鈦合金粉與合金粉末混勻后，壓制成塊體，利用CAD/CAM即計算機輔助設計與制造系統，在鈦粉或鈦合金粉的塊體中精確的設計和加工出制品的形狀，經過燒結制備出近凈成形的鈦及鈦合金制品。可以提高鈦合金材料的利用率，降低生產成本。本發明生產出高產量、低成本近成形制品，這種方法基本上不需要進一步加工或精整，可以很好地控制尺寸，且制品的穩定性極好，而且均勻性和機械性能可以完全得到保證。
文檔編號B22F3/16GK102825252SQ201210298460
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者曹大力 申請人:沈陽化工大學