Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PREPARATION METHOD FOR MEDICAL POROUS TANTALUM IMPLANT MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/044835
Kind Code:
A1
Abstract:
A preparation method for a medical porous tantalum implant material sintered using the foam immersing method. Using tantalum powder and a solution prepared with an organic adhesive agent and a dispersant agent to produce a tantalum powder slurry, casting the slurry into an organic foamed body, keeping immersed till the pores of the organic foamed body are filled completely with the tantalum powder slurry, drying to remove the dispersant agent in the organic foamed body into which the tantalum powder slurry is cast, performing a degreasing process to remove the organic adhesive agent and the organic foamed body within an inert gas protective atmosphere, sintering within a vacuum to produce a porous sintered body, cooling, vacuum-annealing, and performing conventional post-processing to produce the porous tantalum; the heating process comprises: within a vacuum degree of 10-4 to 10-3 Pa, increasing the temperature to 800 to 900°C at a speed of 10 to 20°C/min, maintaining the temperature for 240 to 480 minutes, cooling to 400°C at a speed of 2 to 5°C/min, maintaining the temperature for 120 to 300 minutes, and cooling together with the furnace to room temperature. The porous tantalum material prepared using the present invention has good biocompatibility, safety, and highly strong mechanic properties, and is very suitable for bone tissue replacement of human weight-bearing parts.

Inventors:
YE LEI (CN)
Application Number:
PCT/CN2012/082231
Publication Date:
April 04, 2013
Filing Date:
September 27, 2012
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CHONGQING RUNZE PHARMACEUTICAL (CN)
International Classes:
C22C1/08; A61L27/04; A61L27/56; C22C27/02
Foreign References:
CN101660076A2010-03-03
CN101405039A2009-04-08
US5282861A1994-02-01
Other References:
JIE, YUNFENG ET AL.: "Fabrication of Porous Niobium-Based Biological Materials via Impregnation and Their Properties", RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING, vol. 39, no. 11, November 2010 (2010-11-01), pages 2015 - 2017, XP008173887
Attorney, Agent or Firm:
CHONGQING HONGXU PATENT AGENT LTD. (CN)
重庆弘旭专利代理有限责任公司 (CN)
Download PDF:
Claims:
权 利 要 求 书

1、 一种多孔钽医用植入材料的制备方法, 采用泡沫浸渍法烧结而成, 其特征在于: 用有机粘结剂与分散剂配制成的溶液和钽粉制成钽粉浆料, 并浇注于有机泡沫体中, 浸渍 直至有机泡沫体孔隙注满钽粉浆料, 然后干燥除去浇注有钽粉浆料的有机泡沫体中的分散 剂, 在惰性气体保护气氛下脱脂处理以除去有机粘结剂和有机泡沫体, 真空下烧结制得多 孔烧结体、冷却,再真空下退火及常规后处理制得多孔钽;所述热处理是真空度为 10— 4Pa 10— 3Pa, 以 10 20°C/min升温至 800 900°C、 保温 240 480min, 再以 2 5°C/min冷至 400°C、 保温 120 300min, 然后随炉冷却至室温。

2、如权利要求 1所述的制备方法,其特征在于:所述金属钽粉为平均粒径小于 43 μ m 氧含量小于 0.1%的金属钽粉; 所述有机粘结剂为聚乙烯醇, 分散剂为水, 配制成聚乙烯醇 水溶液与所述的钽粉制成钽粉浆料; 所述有机泡沫体为孔径 0.48 0.89 密度 0.015 g/cm3 0.035g/cm3, 硬度大于 50°的聚氨酯泡沫。

3、 如权利要求 2 所述的制备方法, 其特征在于: 所述聚乙烯醇水溶液的重量百分比 浓度为 2 8%; 所述金属钽粉与聚乙烯醇水溶液得重量份比为 6 9份: 1份; 所述聚氨酯 泡沫孔径为 0.56 0.72mm, 密度 0.025g/cm3, 硬度 50° 80°

4、 如权利要求 2 所述的制备方法, 其特征在于: 所述聚乙烯醇水溶液的重量百分比 浓度为 4 5%; 所述金属钽粉与聚乙烯醇水溶液得重量份比为 7份: 1份; 所述聚氨酯泡 沫孔径为 0.56 0.72mm, 密度 0.025g/cm3, 硬度 50° 80°

5、 如权利要求 1 2、 3或 4所述的制备方法, 其特征在于: 所述干燥的真空度保持 10— 2 lPa真空度, 然后在保护气氛下, 例如真空度 10— 4 10— 3Pa, 温度 400°C 800°C条件 下进行除去有机粘结剂和有机泡沫体的脱脂处理; 再在真空度低于 10— 4 10— 3Pa, 温度 2000 2200°C, 保温时间 1 5 小时的真空烧结处理制得多孔烧结体, 烧结过程保温时可 以充惰性气体保护代替真空保护; 最后进行真空退火处理, 其中真空退火处理是在真空度 为 10— 4Pa 10— 3Pa, 以 15°C/min升温至 800 900°C、 保温 260 320min, 再以 3°C/min冷 至 400°C、 保温 120 300min, 然后随炉冷却至室温。

6、如权利要求 5所述的制备方法,其特征在于: 所述脱脂处理条件为:以 0.5°C/mir 5°C/min的速率逐步升温至 400 800°C, 以氩气通入构成保护气氛并保温 30min 120min; 真空烧结条件为: 真空度低于 10— 3Pa, 以不高于 10 20°C/min的升温速率从室温升至 1200 °C 1500 °C, 保温 lh 2h后; 再以低于 20°C/min的升温速率升温至 2000 2200°C 至少保温 2h 4h;

真空烧结后的冷却条件还包括有: 真空度低于 10— 3Pa, 以不高于 25°C/min, 不低于 10°C/min渐降冷却速率方式,对烧结多孔体分段降温冷却至 800°C,各段保温时间 30min〜 90min, 然后随炉冷却至常温。

7、 如权利要求 1、 2、 3或 4所述的制备方法, 其特征在于: 所述真空干燥的干燥温 度 60〜100°C,干燥时间 4〜8小时;所述脱脂处理条件还包括有:逐步升温至 600〜800°C, 以纯净氩气 (99. 9999%)通入构成保护气氛, 以 l〜5°C/min的速率从室温升至 400°C, 保 温 30〜60min, 以 0. 5〜1. 5°C/min的速率从 400°C升至 600〜800°C, 保温 60〜120min, 所述真空烧结条件为:以 10〜15°C/min的速率从室温升至 1200〜1250°C,保温 30〜60min, 真空度为 10— 4Pa〜10— 3Pa; 以 10〜20°C/min的速率升至 1500°C, 保温 30〜60min, 真空度 为 10— 4Pa〜10— 3Pa, 以 6〜20°C/min的速率升至 2000〜2200°C, 保温 120〜240min, 真空度 为 10— 4Pa〜10— 3Pa; 真空烧结后的冷却条件还包括有: 真空度为 10— 4Pa〜10— 3Pa; 以 10〜 20°C/min的速率冷却至 1500〜1600°C, 保温 30〜60min; 以 12〜20°C/min的速率冷却至 1200〜1250°C, 保温 60〜90min; 以 10〜20°C/min的速率冷却至 800°C, 然后随炉冷却; 所述真空退火条件还包括有: 真空度为 10— 4Pa〜10— 3Pa, 以 15°C/min升温至 800〜900°C、 保温 260〜320min, 再以 3°C/min冷至 400°C、 保温 120〜300min, 然后以 18〜23°C/min 冷却至室温。

Description:
一种多孔钽医用植入材料的制备方法 技术领域

本发明涉及一种多孔医用金属植入材料, 特别是涉及一种适于替代承重骨组织的多孔 钽医用植入材料的制备方法。

背景技术

多孔医用金属植入材料具有治疗骨组织创伤和 股骨组织坏死等重要而特殊的用途, 现 常见的这类材料有多孔金属不锈钢、 多孔金属钛等。 作为骨组织创伤和股骨组织坏死治疗 使用的多孔植入材料, 其孔隙度应达 30〜80%, 而且孔隙最好全部连通与均匀分布, 或根 据需要孔隙部分连通与均匀分布, 使之既与人体的骨组织生长相一致, 又减轻了材料本身 的重量, 以适合人体植入使用。

而难熔金属钽, 由于它具有优秀的生物相容性和力学性能, 其多孔材料有望作为替代 前述等传统医用金属生物材料, 成为主要作为骨组织坏死治疗的生物材料。 由于金属钽对 人体的无害、 无毒、 无副作用, 以及随着国内外医学的飞速发展, 对钽作为人体植入材料 认知的进一步深入, 人们对人体植入用多孔金属钽材料的需求变得 越来越迫切, 对其要求 也越来越高。 其中作为多孔医用植入金属钽, 如果能具有很高的均匀分布连通孔隙以及与 人体相适应的物理机械性能, 则是保证新生骨组织正常生长的重要连接件构 成材料。

作为医用植入的多孔金属材料就像一般的多孔 金属材料那样基本上是以粉末烧结法 为主要的加工方法, 特别是为获取孔隙连通与均匀分布的多孔金属 泡沫结构采用粉末烧结 法中的金属粉末浆料在有机泡沫体上的浸渍后 干燥再烧结简称泡沫浸渍法居多。 关于粉末 烧结所获得的孔隙连通与均匀分布的多孔金属 材料通常其金属力学性能并不是很好, 其主 要原因是工艺上如何安排成孔介质的支撑与消 除关系、 金属粉末烧结过程中的塌陷问题。 而已知的文献报道中均没有很好的解决方法而 放任自然。

采用金属粉末烧结法制造多孔钽的文献报道很 少, 特别是以获得医用植入材料用为目 的的多孔钽粉末烧结法文献报道几乎没有。可 以参考的是公开号为 CN200510032174, 名称 "三维通孔或部分孔洞彼此相连多孔金属泡沫 其制备方法" 以及 CN200710152394,名称 "一种新型多孔泡沫钨及其制备方法" 。 然而其所获得的多孔金属或是为过滤材料用, 或 是为航空航天及其它高温场合用而非作为医用 金属植入材料使用, 再者所加工的多孔金属 也非多孔钽。

关于多孔钽, US5282861 公开了一种应用于松质骨植入体、 细胞和组织感受器的开孔 钽材料及其制备。 这种多孔钽由纯商业钽制成, 它以聚亚氨酯前体进行热降解得到的碳骨 架为支架, 该碳骨架呈多重的十二面体, 其内为网格样结构, 整体遍布微孔, 孔隙率可高 达 98%, 再将商业纯钽通过化学蒸气沉积、 渗透的方法结合到碳骨架上以形成多孔金属微 结构, 简称为化学沉积法。 这种方法所获得的多孔钽材料其表面的钽层厚 度在 40〜60 m 之间; 在整个多孔材料中, 钽重约占 99%, 而碳骨架重量则占 1%左右。 文献进一步记载, 该多孔材料的抗压强度 50〜70MPa, 弹性模量 2. 5〜3. 5GPa, 抗拉强度 63MPa, 塑性变形量 15%。 但是将它作为医用植入材料的多孔钽,其材料 的力学性能如延展性有明显不足之处, 会影响到后续的对多孔钽材料本身的加工, 例如成型件的切割等。 同样在前述的金属粉末 烧结法所获得的产品也均存在这样的不足。 再由于其制备方法的局限, 获得的成品纯度不 够, 有碳骨架残留物, 导致生物安全性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物相容性好、 力学韧性高的多孔钽医用植入材料的制备 方法。

本发明的目的是通过如下技术手段实现的:

一种多孔钽医用植入材料的制备方法, 采用泡沫浸渍法烧结而成, 其特点在于用有机 粘结剂与分散剂配制成的溶液和钽粉制成钽粉 浆料, 并浇注于有机泡沫体中, 浸渍直至有 机泡沫体孔隙注满钽粉浆料, 然后干燥除去浇注有钽粉浆料的有机泡沫体中 的分散剂, 在 惰性气体保护气氛下脱脂处理以除去有机粘结 剂和有机泡沫体, 真空下烧结制得多孔烧结 体、冷却,再真空下退火及常规后处理制得多 孔钽;所述热处理是真空度为 10— 4 Pa〜10— 3 Pa, 以 10〜20°C/min升温至 800〜900°C、 保温 240〜480min, 再以 2〜5°C/min冷至 400°C、 保温 120〜300min, 然后随炉冷却至室温。

采用本发明所述制备方法制得的多孔钽特别适 用于作为承重骨组织创伤或骨缺损处 的连结构件。 再者, 所述的制备方法工艺简单、 易控; 整个制备过程无害、 无污染、 无毒 害粉尘, 对人体无副作用。 而且在制备过程中优先采用在烧结过程中能够 全部分解, 没有 残留的粘结剂、 分散剂、 有机泡沫体等, 将有利于保证植入材料的生物相容性和生物安 全 性。

所述的有机粘结剂优选聚乙烯醇, 也可以采用淀粉、 乙基纤维素等类似物质; 所述的 分散剂通常采用水、 无水乙醇等, 其中优选水。 所述的有机泡沫体优选聚氨酯泡沫, 也可 以是聚醚酯泡沫等类似物质。

本发明的进一步的特点是:采用其平均粒径小 于 43 μ m、氧含量小于 0. 1%的金属钽粉, 采用聚乙烯醇水溶液为粘结剂和水为分散剂与 所述的钽粉制成钽粉浆料, 有机泡沫体为聚 氨酯泡沫, 然后真空干燥除去水, 形成的多孔钽的孔隙度介于 50〜70%, 孔隙直径 150〜 600 μ ΐϋ。

其中, 将聚乙烯醇用蒸馏水加热至溶解, 采用重量百分比 2〜8% (优选 4〜5%) 聚乙 烯醇水溶液与金属钽粉制成钽粉浆料, 其中, 将重量为 6〜9份 (优选 7份) 的金属钽粉 加入重量为 1份的所述聚乙烯醇水溶液中, 搅拌均匀制成浆糊状; 并浇注于孔径为 0. 48〜 0. 89mm, 密度 0. 015 g/cm 3 〜0. 035g/cm 3 , 硬度大于 50° (优选孔径为 0. 56〜0. 72mm, 密度 0. 025g/cm 3 , 硬度 50°〜80°) 的聚氨酯泡沫中。

优先选择平均粒径小于 43 μ m、 氧含量小于 0. 1%的金属钽粉有助于减少杂质的含量, 保证材料具有较好的力学性能;选择孔径为 0. 48〜0. 89mm,密度 0. 025 g/cm 3 〜0. 035g/cm 3 , 硬度大于 50°的聚氨酯泡沫有助于保证多孔钽的孔隙度 孔隙直径。 本发明这样的技术处 理优化了工艺条件, 将保证植入多孔钽材料的生物相容性和生物安 全性。

本发明另一方面的进一步的特点是: 干燥的真空度保持 10— 2 〜lPa真空度, 然后在保 护气氛下, 例如真空度 10— 4 〜10— 3 Pa, 温度 400°C〜80(TC条件下进行除去有机粘结剂和有 机泡沫体的脱脂处理; 再在真空度低于 10— 4 〜10— 3 Pa, 温度 2000〜2200°C, 保温时间 1〜5 小时的真空烧结处理制得多孔烧结体。 烧结过程保温时可以充惰性气体保护代替真空 保 护; 最后进行真空退火处理, 其中真空退火处理 (热处理) 是在真空度为 10— 4 Pa〜10— 3 Pa, 以 15°C/min升温至 800〜900°C、保温 260〜320min,再以 3°C/min冷至 400°C、保温 120〜 300min, 然后随炉冷却至室温。

上述脱脂处理条件还包括有: 以 0. 5°C/min〜5°C/min的速率逐步升温至 400〜800°C, 以氩气通入构成保护气氛并保温 30min〜120min;

真空烧结条件为: 真空度低于 10— 3 P a , 以不高于 10〜20°C/ m in的升温速率从室温升至 1200 °C〜 1500 °C, 保温 lh〜2h后; 再以低于 20°C/min的升温速率升温至 2000〜2200°C, 至少保温 2h〜4h;

真空烧结后的冷却条件还包括有: 真空度低于 10— 3 P a , 以不高于 25°C/min, 不低于 10°C/min渐降冷却速率方式,对烧结多孔体分段 降温冷却至 800°C,各段保温时间 30min〜 90min, 然后随炉冷却至常温。

在此基础上更进一步的特点是: 所述真空干燥的干燥温度 60〜100°C, 干燥时间 4〜8 小时; 所述脱脂处理条件还包括有: 逐步升温至 600〜800°C, 以纯净氩气 (99. 9999%)通 入构成保护气氛, 以 l〜5°C/min 的速率从室温升至 400°C, 保温 30〜60min, 以 0. 5〜 1. 5°C/min的速率从 400°C升至 600〜800°C, 保温 60〜120min, 所述真空烧结条件为: 以 10〜15°C/min的速率从室温升至 1200〜1250°C,保温 30〜60min,真空度为 10— 4 Pa〜10— 3 Pa; 以 10〜20°C/min的速率升至 1500°C, 保温 30〜60min, 真空度为 10— 4 Pa〜10— 3 Pa, 以 6〜 20°C/min的速率升至 2000〜2200°C, 保温 120〜240min, 真空度为 10— 4 Pa〜10— 3 Pa; 真空 烧结后的冷却条件还包括有: 真空度为 10— 4 Pa〜10— 3 Pa; 以 10〜20°C/min 的速率冷却至 1500〜1600°C,保温 30〜60min; 以 12〜20°C/min的速率冷却至 1200〜1250°C,保温 60〜 90min ; 以 10〜20°C/min的速率冷却至 800°C, 然后随炉冷却; 所述真空退火条件还包括 有: 真空度为 10— 4 Pa〜10— 3 Pa, 以 15°C/min升温至 800〜900°C、 保温 260〜320min, 再以 3°C/min冷至 400°C、 保温 120〜300min, 然后以 18〜23°C/min冷却至室温。

其中对真空干燥、 脱脂处理等是有助于减少多孔钽中杂质的含量 , 提高生物相容性和 生物安全性好及力学性能; 对有机泡沫体材料的优化以解决烧结过程中泡 沫骨架的不易塌 陷问题; 对烧结及退火步骤的工艺条件优化, 进一步提高多孔钽的力学性能如延展性、 减 小烧结颈的断裂率。

上述方法制得的多孔钽材料, 经过测试其杂质含量低于 0. 5%; 该多孔钽成品孔隙分布 均匀且连通, 密度 5· 00〜8· 33g/cm 3 , 孔隙度 50〜70%, 孔隙直径 150〜600 μ m, 弹性模量 4. 5〜6. 0GPa, 弯曲强度 90〜110MPa, 抗压强度 70〜80MPa, 延伸率 10. 5%〜11. 5%。 本发 明多孔钽材料不仅生物相容性、 安全性好, 而且力学性能特别强度高, 非常适合用于替代 人体承重部位的骨组织。

附图说明

图 1是本发明所述制备方法制备的多孔钽结构的 描电子显微镜分析图 (SEM图); 从附图可观察到: 本发明所述多孔钽高孔隙, 孔隙分布均匀连通。 从附图中可看出本 发明所述的多孔钽连通孔隙有利于成骨细胞粘 附、 分化和生长, 促进骨的长入, 可加强植 入体与骨之间的连接, 利于实现生物固定。 具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述, 有必要在此指出的是以下实施例只用于对 本发明进行进一步说明, 不能理解为对本发明保护范围的限制, 该领域的技术人员可以根 据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的 改进和调整。

实施例 1 : 称取聚乙烯醇 12. 5g, 放入装有 240ml蒸馏水的容器中; 将其放在电炉上 加温并搅拌使之成为聚乙烯醇水溶液。 用 200g天平称量平均粒径小于 43微米、 氧含量小 于 0. 1%的钽粉 60g, 加入 50ml冷却的聚乙烯醇水溶液, 搅拌混合均匀, 使之成为钽粉浆 料。选用 10 X 10 X 30mm多孔聚氨酯泡沫(平均孔径为 0. 48mm,密度 0. 025g/cm 3 ,硬度 50。) 放入其中浇注, 直至聚氨酯泡沫孔隙注满钽粉浆料, 用夹子夹出吸满钽粉浆料的聚氨酯泡 沫放入瓷盘中。在真空干燥箱中干燥, 干燥温度 60°C, 干燥时间 8小时, 真空度保持 lPa。 脱脂处理: 真空度低于 10— 4 Pa, 温度 600°C, 保温时间 120分钟。 真空烧结: 在真空炉中 烧结, 烧结温度 2000°C, 保温 2小时, 真空度 10— 4 Pa, 烧结过程充氩气保护, 取出产品后 去除表面灰尘及污物, 冷却后将制得的样品再进行热处理及常规的后 处理得多孔钽成品; 所述热处理是真空度为 10— 4 Pa〜10— 3 Pa,以 15°C/min升温至 800〜900°C、保温 260〜320min, 再以 3°C/min冷至 400°C、 保温 120min, 然后随炉冷却至室温。

发明人按 GB/T5163_2006、 GB/T5249_1985、 GB/T6886-2001等标准对上述多孔钽成品 的多孔材料密度、 孔隙率、 孔径及各种力学性能进行检测: 其杂质含量低于 0. 5%的成品, 其孔隙分布均匀且连通, 密度 6. 7 g /cm 3 , 孔隙率 56%, 孔隙平均直径 300 m, 弹性模量 5. 8GPa, 弯曲强度 100MPa, 抗压强度 70MPa, 延伸率 10. 6%。

实施例 2: 称取聚乙烯醇 10g, 放入装有 200ml蒸馏水的容器中; 将其放在电炉上加 温并搅拌使之成为聚乙烯醇水溶液。 用 200g天平称量平均粒径小于 43微米、 氧含量小于 0. 1%的钽粉 40g, 加入 32ml 聚乙烯醇水溶液, 搅拌混合均匀, 使之成为钽粉浆料。 选用 10 X 10 X 25mm多孔聚氨酯泡沫 (平均孔径为 0. 56mm, 密度 0. 030g/cm 3 , 硬度 60°) 放入其 中浇注, 直至聚氨酯泡沫孔隙注满钽粉浆料, 用夹子夹出吸满钽粉浆料的聚氨酯泡沫放入 瓷盘中。 在真空干燥箱中干燥, 干燥温度 100°C, 干燥时间 4小时, 真空度保持 10— 2 Pa。 脱脂处理: 真空度 10— 4 Pa, 温度 800°C, 保温时间 120分钟。 真空烧结: 在真空炉中烧结, 烧结温度 2000°C, 保温 2小时, 真空度 10— 4 Pa, 烧结过程充氩气保护, 取出产品后去除表 面灰尘及污物, 冷却后将制得的样品再进行热处理及常规的后 处理得多孔钽成品; 所述热 处理是真空度为 10— 4 Pa〜10— 3 Pa, 以 18°C/min升温至 800〜900°C、 保温 400min, 再以 2°C /min冷至 400°C、 保温 260min, 然后随炉冷却至室温。

发明人按 GB/T5163_2006、 GB/T5249_1985、 GB/T6886-2001等标准对上述多孔钽成品 的多孔材料密度、 孔隙率、 孔径及各种力学性能进行检测: 其杂质含量低于 0. 5%的成品, 其孔隙分布均匀且连通, 密度 6. 0 g /cm 3 , 孔隙率 66%, 孔隙平均直径 400 μ πι, 弹性模量 4. 8GPa, 弯曲强度 90MPa, 抗压强度 80MPa, 延伸率 10. 9%。

实施例 3: 称取聚乙烯醇 l lg, 放入装有 220ml蒸馏水的容器中; 将其放在电炉上加 温并搅拌使之成为聚乙烯醇水溶液。 用 200g天平称量平均粒径小于 43微米、 氧含量小于 0. 1%的钽粉 45g, 加入 36ml 聚乙烯醇水溶液, 搅拌混合均匀, 使之成为钽粉浆料。 选用 8 X 8 X 25mm多孔聚氨酯泡沫 (平均孔径为 0. 70mm, 密度 0. 035g/cm 3 , 硬度 70°) 放入其中 浇注, 直至聚氨酯泡沫孔隙注满钽粉浆料, 用夹子夹出吸满钽粉浆料的聚氨酯泡沫放入瓷 盘中。 在真空干燥箱中干燥, 干燥温度 80°C, 干燥时间 6小时, 真空度保持 10— ^E 脱脂 处理: 真空度 10— 3 P a , 温度 700°C, 保温时间 90分钟。 真空烧结: 在真空炉中烧结, 烧结 温度 2000°C, 保温 2小时, 真空度 10— 4 Pa, 烧结过程充氩气保护, 取出产品后去除表面灰 尘及污物, 冷却后将制得的样品再进行热处理及常规的后 处理得多孔钽成品; 所述热处理 是真空度为 10— 3 Pa, 以 13°C/min升温至 800〜900°C、 保温 400min, 再以 4. 5°C/min冷至 400°C、 保温 175min, 然后随炉冷却至室温。 发明人按 GB/T5163_2006、 GB/T5249_1985、 GB/T6886-2001等标准对上述多孔钽成品 的多孔材料密度、 孔隙率、 孔径及各种力学性能进行检测: 其杂质含量低于 0. 5%的成品, 其孔隙分布均匀且连通, 密度 5. 0 g /cm 3 , 孔隙率 70%, 孔隙平均直径 450 m, 弹性模量 5. 2GPa, 弯曲强度 104MPa, 抗压强度 76MPa, 延伸率 11. 0%。

实施例 4: 称取聚乙烯醇 12g, 放入装有 230ml蒸馏水的容器中; 将其放在电炉上加 温并搅拌使之成为聚乙烯醇水溶液。 用 200g天平称量平均粒径小于 43微米、 氧含量小于 0. 1%的钽粉 50g, 加入 40ml 聚乙烯醇水溶液, 搅拌混合均匀, 使之成为钽粉浆料。 选用 12 X 12 X 30隱多孔聚氨酯泡沫 (孔径为 0. 60隱, 密度 0. 027g/cm 3 , 硬度 80。) 放入其中浇 注, 直至聚氨酯泡沫孔隙注满钽粉浆料, 用夹子夹出吸满钽粉浆料的聚氨酯泡沫放入瓷 盘 中。 在真空干燥箱中干燥, 干燥温度 90°C, 干燥时间 5小时, 真空度保持 lPa。 脱脂处理: 真空度 10— 4 〜10— 3 P a , 温度 500°C, 保温时间 120分钟。 真空烧结: 在真空炉中烧结, 烧结 温度 2000°C, 保温 2小时, 真空度 10— 4 Pa, 烧结过程充氩气保护, 取出产品后去除表面灰 尘及污物, 冷却后将制得的样品再进行热处理及常规的后 处理得多孔钽成品; 所述热处理 是真空度为 10— 3 Pa, 以 16. 5°C/min升温至 800〜900°C、 保温 400min, 再以 2. 2°C/min冷 至 400°C、 保温 215min, 然后随炉冷却至室温。

发明人按 GB/T5163_2006、 GB/T5249_1985、 GB/T6886-2001等标准对上述多孔钽成品 的多孔材料密度、 孔隙率、 孔径及各种力学性能进行检测: 其杂质含量低于 0. 5%的成品, 其孔隙分布均匀且连通, 密度 8. 33 g /cm 3 , 孔隙率 50%, 孔隙平均直径 350 m, 弹性模量 4. 7GPa, 弯曲强度 92MPa, 抗压强度 71MPa, 延伸率 11. 2%。

实施例 5: —种多孔钽, 它以粒径小于 43 m、 氧含量小于 0. 1%的金属钽粉为原料, 以聚乙烯醇水溶液为粘结剂溶液制成钽粉浆料 , 并浇注于聚氨酯泡沫载体中; 然后真空干 燥、 脱脂处理、 真空烧结、 真空退火及常规后处理制得。

其中, 选用的聚氨酯泡沫, 其孔径为 0. 72〜0. 56隱, 密度 0. 025g/cm 3 , 硬度 50。〜80°; 真空干燥: 真空度保持 10— 2 〜lPa, 以除去注满钽粉浆料的聚氨酯泡沫中的水分; 脱脂处理: 在惰性气体保护气氛下或真空度 10— 4 〜10— 3 Pa, 温度 400°C〜800°C, 并保 温时间 30〜120分钟以除去其中的聚乙烯醇及聚氨酯泡 ;

真空烧结: 真空度低于 10— 4 Pa〜10— 3 Pa, 温度 2000〜2200°C, 保温时间 1〜5小时, 烧 结过程保温时充氩气或其他惰性气体保护, 以得到多孔材料;

真空退火: 真空度为 10— 4 Pa, 以 i rC/min升温至 800〜900°C、保温 266min, 再以 3. 5 °C/min冷至 400°C、 保温 187min, 然后随炉冷却至室温。

发明人按 GB/T5163_2006、 GB/T5249_1985、 GB/T6886-2001等标准对上述多孔钽成品 的多孔材料密度、 孔隙率、 孔径及各种力学性能进行检测: 其杂质含量低于 0. 5%的成品, 其孔隙分布均匀且连通, 密度 7. 3 g /cm 3 , 孔隙率 62%, 孔隙平均直径 220 m, 弹性模量 5. 3GPa, 弯曲强度 104MPa, 抗压强度 74MPa, 延伸率 11. 4%。

在上述实施例 5给出的方法中, 我们还可以对其中的各种条件作其他选择同样 能得到 本发明所述的多孔钽。

实 干燥真空度 脱脂气氛 烧结气氛(Pa) /温度 CC ) /时间 (min) 退火气氛(Pa) /升 施 (Pa) (Pa) /温度 温或降温速率 (°c 例 CO /时间 ( °C ) /时间 /min)温度 (°C ) /

(小时) (min) 保温时间 (min)

6 1/65/6.5 以 rC/min的 14°C/min的速率 至 1240°C,保温 真空度为 10— 4 Pa,

40min, 真 ¾g为 10 4 Pa;

速率从室温 以 20°C/min升温 以 15 °C/min 的速率升至 1400 °C, 保温

升至 400°C, 至 900 °C、 保温

40min;

保温 60min/ 以 14°C/min 的速率升至 2160 °C, 保温 290min, 再以 2. 5

0.5°C/min的 160min, 真空度为 10- 3 Pa; °C /min 冷至 400 速率从 400°C 真空度为 10 4 Pa〜10— 3 Pa; 以 irC/min °C、 保温 230min, 升至 600°C, 的速率 至 1520 °C, 保温 60min; 再以 18°C/min冷 保温 120min 以 13°C/min的速率) f¾至 1200 °C, 保温 却至室温

90min;

以 13°C/min的速率 至 800°C, 然后随

炉 7 1/75/5.5 1.5°C/min的 12°C/min的速率 至 1220 °C, 真空度为 10— 4 Pa, 保温 55min, 真空度为 10 4 Pa;

速率从室温 以 12°C/min升温 以 13 °C/min的速率升至 1300 °C, 保温

升至 400°C, 至 870 °C、 保温

50min;

保温 58min/ 以 10°C/min的速率升至 2100°C, 保温 250min, 再以 5°C

0.6°C/min的 200min, 真空度为 10- 3 Pa; /min冷至 400 °C、 速率从 400°C 真空度为 10 4 Pa〜10— 3 Pa; 以 12°C/min 保温 250min,再以 升至 650°C, 的速率 至 1530 °C, 保温 55min; 20°C/min 冷却至 保温 HOmin 以 14°C/min的速率) f¾至 1210°C, 保温 、〉曰

85min;

以 14°C/min的速率 至 800°C, 然后随

8 1/55/7 以 2°C/min的 13°C/min的速率 至 1225°。,保温 真空度为 10— 3 Pa, 速率从室温 45min, 真 为 10 4 Pa; 以 13°C/min升温 升至 400°C, 以 17°C/min的速率升至 1500 °C, 保温 至 800 °C、 保温 保温 56min/ 30min; 270min, 再以 2°C

0.7°C/min的 以 18 °C/min的速率升至 2180°C, 保温 /min冷至 400 °C、 速率从 400°C 120min, 真空度为 10- 3 Pa; 保温 150min,再以 升至 680°C, 真空度为 10 4 Pa〜10— 3 Pa; 以 13°C/min 20°C/min 冷却至 保温 lOOmin 的速率 至 、〉曰

1540 °C,保温 50min; 以 15

°C/min的速率 至 1220°。,保温 80min ;

以 15°C/min的速率) f¾至 800°C, 然后随

所得多孔钽成品按前述方法检