一种医用钛合金.pdf

摘要
申请专利号：	CN201010522872.6	申请日：	2010.10.26
公开号：	CN102453816A	公开日：	2012.05.16
当前法律状态：	驳回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C22C 14/00申请公布日:20120516\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C22C 14/00申请日:20101026\|\|\|公开
IPC分类号：	C22C14/00; A61L27/06	主分类号：	C22C14/00
申请人：	宝鸡瑞熙钛业有限公司
发明人：	贾锁铭; 贾少辉; 赵敬宏
地址：	721013 陕西省宝鸡市高新开发区高新大道195号科创园5号楼4层
优先权：
专利代理机构：	西安弘理专利事务所 61214	代理人：	涂秀清
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内容摘要

本发明涉及一种医用钛合金，按质量百分比计合金组成为：Ga 3-10％，Pd 0.1-2％，余量为Ti。通过添加金属Pd及金属Ga促进钛的阳极钝化来提高了医用钛合金的耐蚀性能，有效提高医用钛合金的强度，从而使得本发明的医用钛合金具有良好的加工、成形性能，强度远优于纯钛，并具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点，有效解决了Ti-6Al-4v ELI合金等医用钛合金在使用中会析出对人体有害的钒、铝离子的技术难题，可广泛用于制造各种人工关节人工骨、骨固定器件、义齿等医学用途，具有良好的生物相容性，较一般的医用钛合金具有更高的使用安全性。

权利要求书

1：一种医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 3-10 ％， Pd 0.1-2％，余量为 Ti。
2：根据权利要求 1 所述的医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 3-5％， Pd 0.8-1.5％，余量为 Ti。
3：根据权利要求 1 所述的医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8％， Pd 0.1-0.5％，余量为 Ti。
4：根据权利要求 1 所述的医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8％， Pd1.5-2％，余量为 Ti。
5：根据权利要求 1 所述的医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 9-10％， Pd 1.2-1.8％，余量为 Ti。

说明书

一种医用钛合金
    【技术领域】
     本发明涉及一种医用钛合金。背景技术医用钛合金指用于制造植入人体内的医疗器件、假体或人工器官和辅助治疗设备的钛合金，一般要求比强度高、力学性质接近人骨，强度远优于纯钛，还具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点。目前在在医学领域中广泛使用的医用钛合金是 Ti-6Al-4v ELI 合金，但在使用中会析出极微量的钒和铝离子，其中析出的钒离子有毒性会引起不利的组织反应，铝离子会引起人体神经紊乱，降低细胞适应性等对人体造成危害的缺陷，上述问题已引起医学界的强烈关注，虽然可通过表面涂层与其它处理技术在一定程度上阻止钒、铝等有毒元素离子的扩散，但终归不是解决问题的根本办法，只有采用无毒性元素构成的合金才能彻底消除隐患。因此现使用的 Ti-6Al-4v ELI 合金等医用钛合金已难以满足医学界对医用钛合金无毒、无害且能满足比强度高、力学性质接近人骨、耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性等医学使用要求。
     发明内容本发明所要解决的是提供一种医用钛合金，在满足医用钛合金强度、力学性质、耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性的一般要求基础上，解决了 Ti-6Al-4v ELI 合金在使用中会析出对人体有害的钒、铝离子的技术难题，具有良好的生物相容性，较一般的医用钛合金具有更高的使用安全性。
     本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
     本发明公开的是一种医用钛合金，按质量百分比计合金组成为： Ga 3-10 ％， Pd 0.1-2％，余量为 Ti。
     本发明公开的是医用钛合金，按质量百分比计合金组成为： Ga 3-5 ％， Pd0.8-1.5％，余量为 Ti。
     本发明公开的是医用钛合金按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8 ％， Pd 0.1-0.5％，余量为 Ti。
     本发明公开的是医用钛合金按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8％， Pd1.5-2％，余量为 Ti。
     本发明公开的是医用钛合金按质量百分比计合金组成为： Ga 9-10 ％， Pd1.2-1.8％，余量为 Ti。
     本发明的有益效果是，在钛合金中添加的金属 Pd 能促进钛的阳极钝化，有效提高了医用钛合金的耐蚀性能，避免了缝隙腐蚀，添加的金属 Ga 有效提高了医用钛合金的强度，从而使得本发明的医用钛合金具有良好的加工、成形性能，具有比强度高、力学性质接近人骨，强度远优于纯钛，并具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点，且因金属 Pd 和金属 Ga 系无毒金属，有效避免了铝、钒等有毒金属离子的析出，可广泛用于制造各种人工
     关节、人工骨、骨固定器件、义齿等医学用途。具体实施方式
     下面结合二次真空自耗熔炼法制备医用钛合金的流程作进一步的详细描述，充分说明本发明的医用钛合金的具体制备方式：
     本发明公开的医用钛合金采用二次真空自耗熔炼法制备，具体流程是首先计取原料质量及原料配比，原料配比是根据所需制备的医用钛合金中钛、镓、钯的含量，在考虑制备过程中的损耗及材料杂质的基础确定原料海绵钛、金属镓粉、金属钯粉的原料配比，然后根据所需要制备的医用钛合金的质量确定用于制备医用钛合金的原料海绵钛、金属镓粉、金属钯粉的质量，其中选用符合中国国家标准 GB/T2524-2002，产品等级至少为 1 级的海绵钛，将一定质量的海绵钛经机械破碎后筛分成或购置 -100 至 -200 目的海绵钛粉，去除杂质净化后烘干，将一定量烘干后的海绵钛与一定量的金属镓粉未、金属钯粉组批混料成海绵钛粉、金属镓粉及金属钯粉的混合物，其中海绵钛、金属镓粉、金属钯粉的质量比例与原料配比相同。经矫直、配料后制成合金包，压制成单块电极后经电极组焊成电极，将压制组焊后的电极置于真空自耗电弧炉后完成一次自耗熔炼，经平头工序后完成一次锭炉内焊接，进行充氩自耗熔炼，扒皮取样，超声波探伤后确认无缺陷后切头制成成品的医用钛合金锭。
     采用上述常规的二次真空自耗熔炼法熔炼后制成医用钛合金，下面通过实施例详述本发明的医用钛合金。
     实施例：
     实施例所述的是制备质量百分比计合金组成为镓 2 ％，钯 0.3 ％，余量为钛的 100Kg 医用钛合金的实施例，实施过程是：首先明确镓 2％，钯 0.3％，余量为钛的医用钛合金中的钛∶镓∶钯的理论质量比例为 977 ∶ 20 ∶ 3，考虑 1 级海绵钛中钛含量为不小于 99.65 ％及制备过程中的损耗因素，将 1 级海绵钛、金属镓粉和金属钯粉的原料配比确定为 1000 ∶ 20 ∶ 3，按照原料配比选定海绵钛、镓粉、钯粉等原料的质量，其中称取 100Kg 经烘干的 1 级海绵钛、 2Kg 的镓粉、 0.3Kg 的钯粉，采用常规的二次真空自耗熔炼法的工艺流程，经原料、破碎、筛分、下料、净化、烘干、组批混料、矫直、配料、制合金包、压制单块电极、平头、电极组焊、一次自耗熔炼、一次锭炉内焊接、充氩自耗熔炼、扒皮、取样、超声波探伤、切头、成品锭等流程后制成本发明的医用钛合金，其中经取样分析检测后明确所制备的医用钛合金的钛、镓、钯各组分的含量，按质量百分比计合金组成为镓 2％，钯 0.3％，余量为钛。如经取样分析检测所制备的医用钛合金锭的钛、镓、钯各组分的含量存在部分组分过高或过低而不能满足使用要求时，可将同一批料的原料海绵钛、金属镓粉、金属钯粉的原料配比作相应的上下浮动调整后再进行二次真空自耗熔炼法制备医用钛合金锭后检测确定组分含量，使得制备好的医用钛合金的钛、镓、钯各组分的含量满足本发明的医用钛合金使用要求。
     经实践测试分析：
     本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 3-10％， Pd 0.1-2％，余量为 Ti 的医用钛合金适合用于制作股骨头、关节、钛钉、钛螺丝、义齿等医用固定件及假体。
     本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 3-5％， Pd 0.8-1.5％，余量为 Ti 的医用钛合金，制作钛钉、钛螺丝，能取得较好的使用效果。
     本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8％， Pd 0.1-0.5％，余量为 Ti 的医用钛合金，制作指骨、腕骨、肱骨等一般受力假体及关节的效果较好。
     本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8％， Pd1.5-2％，余量为 Ti 的医用钛合金，用于制作股骨头能取得较好的使用效果。
     本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 9-10％， Pd 1.2-1.8％，余量为 Ti 的医用钛合金，较适合用于制作义齿。5

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102453816 A (43)申请公布日 2012.05.16 CN 102453816 A *CN102453816A* (21)申请号 201010522872.6 (22)申请日 2010.10.26 C22C 14/00(2006.01) A61L 27/06(2006.01) (71)申请人宝鸡瑞熙钛业有限公司地址 721013 陕西省宝鸡市高新开发区高新大道 195 号科创园 5 号楼 4 层 (72)发明人贾锁铭贾少辉赵敬宏 (74)专利代理机构西安弘理专利事务所 61214 代理人涂秀清 (54) 发明名称一种医用钛合金 (57) 。

2、摘要本发明涉及一种医用钛合金，按质量百分比计合金组成为： Ga 3-10， Pd 0.1-2，余量为 Ti。通过添加金属Pd及金属Ga促进钛的阳极钝化来提高了医用钛合金的耐蚀性能，有效提高医用钛合金的强度，从而使得本发明的医用钛合金具有良好的加工、成形性能，强度远优于纯钛，并具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点，有效解决了 Ti-6Al-4v ELI 合金等医用钛合金在使用中会析出对人体有害的钒、铝离子的技术难题，可广泛用于制造各种人工关节人工骨、骨固定器件、义齿等医学用途，具有良好的生物相容性，较一般的医用钛合金具有更高的使用安全性。。

3、 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 3 页 1/1 页 2 1. 一种医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 3-10， Pd 0.1-2，余量为 Ti。 2. 根据权利要求 1 所述的医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 3-5， Pd 0.8-1.5，余量为 Ti。 3. 根据权利要求 1 所述的医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8， Pd 0.1-0.5，余量为 Ti。 4. 根据。

4、权利要求 1 所述的医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8， Pd1.5-2，余量为 Ti。 5. 根据权利要求 1 所述的医用钛合金，其特征在于：按质量百分比计合金组成为： Ga 9-10， Pd 1.2-1.8，余量为 Ti。权利要求书 CN 102453816 A 2 1/3 页 3 一种医用钛合金技术领域 0001 本发明涉及一种医用钛合金。背景技术 0002 医用钛合金指用于制造植入人体内的医疗器件、假体或人工器官和辅助治疗设备的钛合金，一般要求比强度高、力学性质接近人骨，强度远优于纯钛，还具有耐疲劳、耐腐蚀。

5、及生物相容性优良等特点。目前在在医学领域中广泛使用的医用钛合金是 Ti-6Al-4v ELI 合金，但在使用中会析出极微量的钒和铝离子，其中析出的钒离子有毒性会引起不利的组织反应，铝离子会引起人体神经紊乱，降低细胞适应性等对人体造成危害的缺陷，上述问题已引起医学界的强烈关注，虽然可通过表面涂层与其它处理技术在一定程度上阻止钒、铝等有毒元素离子的扩散，但终归不是解决问题的根本办法，只有采用无毒性元素构成的合金才能彻底消除隐患。因此现使用的 Ti-6Al-4v ELI 合金等医用钛合金已难以满足医学界对医用钛合金无毒、无害且能满足比强度高、力学性质接近人骨、耐疲劳。

6、、耐腐蚀及生物相容性等医学使用要求。发明内容 0003 本发明所要解决的是提供一种医用钛合金，在满足医用钛合金强度、力学性质、耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性的一般要求基础上，解决了Ti-6Al-4v ELI合金在使用中会析出对人体有害的钒、铝离子的技术难题，具有良好的生物相容性，较一般的医用钛合金具有更高的使用安全性。 0004 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是： 0005 本发明公开的是一种医用钛合金，按质量百分比计合金组成为： Ga 3-10， Pd 0.1-2，余量为 Ti。 0006 本发明公开的是医用钛合金，按质量百。

7、分比计合金组成为： Ga 3-5 ， Pd0.8-1.5，余量为 Ti。 0007 本发明公开的是医用钛合金按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8， Pd 0.1-0.5，余量为 Ti。 0008 本发明公开的是医用钛合金按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8， Pd1.5-2，余量为 Ti。 0009 本发明公开的是医用钛合金按质量百分比计合金组成为： Ga 9-10 ， Pd1.2-1.8，余量为 Ti。 0010 本发明的有益效果是，在钛合金中添加的金属 Pd 能促进钛的阳极钝化，有效提高了医用钛合金。

8、的耐蚀性能，避免了缝隙腐蚀，添加的金属 Ga 有效提高了医用钛合金的强度，从而使得本发明的医用钛合金具有良好的加工、成形性能，具有比强度高、力学性质接近人骨，强度远优于纯钛，并具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点，且因金属 Pd 和金属 Ga 系无毒金属，有效避免了铝、钒等有毒金属离子的析出，可广泛用于制造各种人工说明书 CN 102453816 A 3 2/3 页 4 关节、人工骨、骨固定器件、义齿等医学用途。具体实施方式 0011 下面结合二次真空自耗熔炼法制备医用钛合金的流程作进一步的详细描述，充分说明本发明的医用钛合金的具体制备方式。

9、： 0012 本发明公开的医用钛合金采用二次真空自耗熔炼法制备，具体流程是首先计取原料质量及原料配比，原料配比是根据所需制备的医用钛合金中钛、镓、钯的含量，在考虑制备过程中的损耗及材料杂质的基础确定原料海绵钛、金属镓粉、金属钯粉的原料配比，然后根据所需要制备的医用钛合金的质量确定用于制备医用钛合金的原料海绵钛、金属镓粉、金属钯粉的质量，其中选用符合中国国家标准 GB/T2524-2002，产品等级至少为 1 级的海绵钛，将一定质量的海绵钛经机械破碎后筛分成或购置-100至-200目的海绵钛粉，去除杂质净化后烘干，将一定量烘干后的海绵钛与一定量的金属镓粉。

10、未、金属钯粉组批混料成海绵钛粉、金属镓粉及金属钯粉的混合物，其中海绵钛、金属镓粉、金属钯粉的质量比例与原料配比相同。经矫直、配料后制成合金包，压制成单块电极后经电极组焊成电极，将压制组焊后的电极置于真空自耗电弧炉后完成一次自耗熔炼，经平头工序后完成一次锭炉内焊接，进行充氩自耗熔炼，扒皮取样，超声波探伤后确认无缺陷后切头制成成品的医用钛合金锭。 0013 采用上述常规的二次真空自耗熔炼法熔炼后制成医用钛合金，下面通过实施例详述本发明的医用钛合金。 0014 实施例： 0015 实施例所述的是制备质量百分比计合金组成为镓 2，钯 0.3，余量为钛的 100K。

11、g 医用钛合金的实施例，实施过程是： 0016 首先明确镓 2，钯 0.3，余量为钛的医用钛合金中的钛镓钯的理论质量比例为 977 20 3，考虑 1 级海绵钛中钛含量为不小于 99.65及制备过程中的损耗因素，将 1 级海绵钛、金属镓粉和金属钯粉的原料配比确定为 1000 20 3，按照原料配比选定海绵钛、镓粉、钯粉等原料的质量，其中称取 100Kg 经烘干的 1 级海绵钛、 2Kg 的镓粉、 0.3Kg 的钯粉，采用常规的二次真空自耗熔炼法的工艺流程，经原料、破碎、筛分、下料、净化、烘干、组批混料、矫直、配料、制合金包、压制单块电极、。

12、平头、电极组焊、一次自耗熔炼、一次锭炉内焊接、充氩自耗熔炼、扒皮、取样、超声波探伤、切头、成品锭等流程后制成本发明的医用钛合金，其中经取样分析检测后明确所制备的医用钛合金的钛、镓、钯各组分的含量，按质量百分比计合金组成为镓 2，钯 0.3，余量为钛。如经取样分析检测所制备的医用钛合金锭的钛、镓、钯各组分的含量存在部分组分过高或过低而不能满足使用要求时，可将同一批料的原料海绵钛、金属镓粉、金属钯粉的原料配比作相应的上下浮动调整后再进行二次真空自耗熔炼法制备医用钛合金锭后检测确定组分含量，使得制备好的医用钛合金的钛、镓、钯各组分的含量满足本。

13、发明的医用钛合金使用要求。 0017 经实践测试分析： 0018 本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 3-10， Pd 0.1-2，余量为 Ti 的医用钛合金适合用于制作股骨头、关节、钛钉、钛螺丝、义齿等医用固定件及假体。 0019 本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 3-5， Pd 0.8-1.5，余量为 Ti 的医用钛合金，制作钛钉、钛螺丝，能取得较好的使用效果。说明书 CN 102453816 A 4 3/3 页 5 0020 本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8， Pd 0.1-0.5，余量为 Ti 的医用钛合金，制作指骨、腕骨、肱骨等一般受力假体及关节的效果较好。 0021 本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 6-8， Pd1.5-2，余量为 Ti 的医用钛合金，用于制作股骨头能取得较好的使用效果。 0022 本发明公布的按质量百分比计合金组成为： Ga 9-10， Pd 1.2-1.8，余量为 Ti 的医用钛合金，较适合用于制作义齿。说明书 CN 102453816 A 5 。

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