本發(fā)明屬于醫(yī)用生物植入材料，特別涉及適用于牙科多孔結(jié)構(gòu)鈦合金種植體，更具體的是一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法。

背景技術(shù)：

1、許多人由于許多原因如齲齒、牙周病、外傷等失去一顆或多顆牙齒。根據(jù)全球牙科健康報(bào)告，牙齒缺失是一個(gè)普遍的問(wèn)題，影響到了相當(dāng)大的成年人口。針對(duì)傳統(tǒng)修復(fù)方法存在的一系列問(wèn)題，如假牙不穩(wěn)定、損傷鄰近牙齒、長(zhǎng)期穿戴可能引起不適等，使得種植體修復(fù)技術(shù)得到飛速發(fā)展。多孔材料種植體可以通過(guò)調(diào)節(jié)孔徑大小和孔隙率使材料獲得與人骨相匹配的彈性模量，并且能保持較好的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。多孔金屬植入體還具有良好的生物相容性，既能提供更多的金屬表面促進(jìn)細(xì)胞附著、生長(zhǎng)、增殖和分化，又能利用相互連通的孔隙促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的運(yùn)輸。

2、粘結(jié)劑噴射3d打印(binder?jetting)是一種增材制造技術(shù)，通過(guò)噴射粘結(jié)劑將粉末材料逐層黏合在一起，形成三維物體。每一層的粉末通過(guò)粘結(jié)劑的噴射而固定在一起，完成后再經(jīng)過(guò)后處理，如脫脂或燒結(jié)，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。粘結(jié)劑噴射3d打印技術(shù)后處理過(guò)程中，由于加熱過(guò)程難以保證溫度均勻，由于溫度梯度而導(dǎo)致材料在不同方向上的力學(xué)性能不均勻。在粘結(jié)劑噴射3d打印生產(chǎn)中，燒結(jié)的降溫階段往往伴隨著材料的收縮，從而使材料內(nèi)部產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力?，F(xiàn)有的生產(chǎn)過(guò)程在燒結(jié)后直接冷卻到室溫，再進(jìn)行熱處理或其他操作來(lái)消除加熱和降溫過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，包括以下步驟：

4、(1)將不同粒徑的球形tc4鈦合金粉末在混粉機(jī)中混合并將混合后的粉末烘干；

5、(2)使用建模軟件設(shè)計(jì)合適的多孔打印模型，并導(dǎo)出文件至打印機(jī)程序中，使用3d打印機(jī)進(jìn)行打??；

6、(3)將打印后的生坯連同工作臺(tái)一起進(jìn)行烘干固化，并將烘干固化的生坯取出并清理材料表面和多孔段內(nèi)部多余的粉末；

7、(4)將生坯放入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行脫脂和燒結(jié)，降溫到一定溫度后重新加熱進(jìn)行退火處理，最后隨爐冷卻冷至室溫，獲得多孔鈦合金種植體。

8、本技術(shù)方案進(jìn)一步的優(yōu)化，所述球形tc4鈦合金粉末包括球形鈦合金粉末a和球形鈦合金粉末b，球形鈦合金粉末a和球形鈦合金粉末b直徑分別為0-15μm和15-53μm。

9、本技術(shù)方案更進(jìn)一步的優(yōu)化，所述球形鈦合金粉末a和球形鈦合金粉末b的混合比例為1：4-1：6，混合時(shí)間為2h，混合后的鈦合金粉末烘干溫度為140℃，時(shí)間為2-3h。

10、本技術(shù)方案進(jìn)一步的優(yōu)化，所述多孔打印模型為可分為上平臺(tái)、多孔段和螺紋，上平臺(tái)和多孔段之間通過(guò)圓臺(tái)連接，螺紋設(shè)置于多孔段外表面上。

11、本技術(shù)方案進(jìn)一步的優(yōu)化，所述步驟(2)將混合烘干后的鈦合金粉末加入到3d打印機(jī)的料斗中進(jìn)行打印，打印參數(shù)分別為粘結(jié)劑飽和度為20％-40％，層厚為70-150μm，粉末床溫度為30℃-60℃，干燥時(shí)間為10-15s。

12、本技術(shù)方案進(jìn)一步的優(yōu)化，所述步驟(3)烘干固化的溫度為130-150℃，時(shí)間為3h。

13、本技術(shù)方案進(jìn)一步的優(yōu)化，所述步驟(4)脫脂的溫度為600-700℃，保溫時(shí)間為2h。

14、本技術(shù)方案進(jìn)一步的優(yōu)化，所述步驟(4)燒結(jié)的溫度為1150-1300℃，保溫時(shí)間為2-3h。

15、本技術(shù)方案進(jìn)一步的優(yōu)化，所述步驟(4)將燒結(jié)后的生坯降溫到100℃再加熱進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為500-600℃，保溫2h后隨爐冷卻至室溫。

16、本技術(shù)方案進(jìn)一步的優(yōu)化，在燒結(jié)爐中的整個(gè)過(guò)程均通入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)。

17、區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案具有如下有益效果：

18、本發(fā)明提供的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法通過(guò)將粒度不同的鈦合金粉末相互配合，利用細(xì)粉末填充粗粉末的空隙，使得鈦合金的致密度在一定范圍內(nèi)增加，保證了鈦合金在具有一定數(shù)量的孔隙后還能具有滿足牙科種植體使用要求的性能。

19、本發(fā)明將粘結(jié)劑噴射3d打印的燒結(jié)過(guò)程與后熱處理相結(jié)合，在燒結(jié)降溫到一定溫度后直接進(jìn)行退火處理，使鈦合金的生產(chǎn)步驟更加連貫，有效避免了鈦合金在反復(fù)加熱的過(guò)程中發(fā)生氧化，通過(guò)燒結(jié)+退火熱處理的操作，使得鈦合金種植體性能得到強(qiáng)化，保證其在使用過(guò)程中的各項(xiàng)性能。

技術(shù)特征：

1.一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于，所述球形tc4鈦合金粉末包括球形鈦合金粉末a和球形鈦合金粉末b，球形鈦合金粉末a和球形鈦合金粉末b直徑分別為0-15μm和15-53μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于，所述球形鈦合金粉末a和球形鈦合金粉末b的混合比例為1：4-1：6，混合時(shí)間為2h,混合后的鈦合金粉末烘干溫度為140℃，時(shí)間為2-3h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于，所述多孔打印模型為可分為上平臺(tái)、多孔段和螺紋，上平臺(tái)和多孔段之間通過(guò)圓臺(tái)連接，螺紋設(shè)置于多孔段外表面上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于，所述步驟(2)將混合烘干后的鈦合金粉末加入到3d打印機(jī)的料斗中進(jìn)行打印，打印參數(shù)分別為粘結(jié)劑飽和度為20％-40％，層厚為70-150μm，粉末床溫度為30℃-60℃，干燥時(shí)間為10-15s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于，所述步驟(3)烘干固化的溫度為130-150℃，時(shí)間為3h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于，所述步驟(4)脫脂的溫度為600-700℃，保溫時(shí)間為2h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于，所述步驟(4)燒結(jié)的溫度為1150-1300℃，保溫時(shí)間為2-3h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于，所述步驟(4)將燒結(jié)后的生坯降溫到100℃再加熱進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為500-600℃，保溫2h后隨爐冷卻至室溫。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑噴射3d打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，其特征在于，所述步驟(4)在燒結(jié)爐中的整個(gè)過(guò)程均通入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種粘結(jié)劑噴射3D打印制備多孔鈦合金牙科種植體的方法，涉及生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。包括如下步驟：將不同粒徑的球形TC4鈦合金粉末在混粉機(jī)中混合并將混合后的粉末烘干；使用建模軟件設(shè)計(jì)合適的多孔打印模型，并導(dǎo)出文件至打印機(jī)程序中，使用3D打印機(jī)進(jìn)行打??；將打印后的生坯連同工作臺(tái)一起進(jìn)行烘干固化，并將烘干固化的生坯取出并清理材料表面和多孔段內(nèi)部多余的粉末；將生坯放入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行脫脂和燒結(jié)，降溫到一定溫度后重新加熱進(jìn)行退火處理，最后隨爐冷卻冷至室溫，獲得多孔鈦合金種植體。本發(fā)明通過(guò)不同粒徑的粉末相互配合提高致密度，通過(guò)改變模型調(diào)整孔徑尺寸和孔隙率，將燒結(jié)過(guò)程和退火處理相結(jié)合，得到產(chǎn)品符合醫(yī)用牙科種植體的性能要求。

技術(shù)研發(fā)人員：劉東光,馬沖,梁燕,程盛祥,吳晨浩,馬海園
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6