[0008] 基于上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种医用金属骨植入材料的制备方法，通过预处理-喷砂-阳极氧化-火焰喷射-焙烧成型获取了钽或钽合金/纳米孔道阵列Ta2O5/羟基磷灰石医材料，具体包括如下步骤：（1）预处理；
（2）喷砂处理；
（3）阳极氧化形成纳米孔道阵列；
（4）制备羟基磷灰石粉末，并火焰喷射所述羟基磷灰石；
（5）焙烧-冷却，获得所述医用金属骨植入材料。
[0009] 进一步的，所述步骤（1）中预处理工艺参数如下：20 25g/L碳酸钠、2-3g/L磷酸钠、~10-15g/L水玻璃、1-2g/L十二烷基硫酸钠的混合水溶液，温度65-70oC，浸泡时间5-6min，然后使用乙醇超声清洗20min，去离子水清洗、20-30oC氮气烘干。
[0010] 进一步的，所述步骤（2）中喷砂为干喷刚玉砂，参数如下：硬度340-420HV，砂粒尺寸为0.5-1.5mm，喷砂空气压力0.03-0.25，时间15-20s。
[0011] 进一步的，所述步骤（3）中的阳极氧化参数如下：电解液为硫酸、氢氟酸、NH4F，乙二醇的水溶液，其中98.%wt硫酸20-30ml、48%氢氟酸10-15ml，去离子水30-40ml，NH4F的浓度为0.5 1%，乙二醇5-10ml。~
[0012] 进一步的，所述阳极氧化电解参数：电压10-20V，时间10-20min，温度23-25oC，对电极为Pt电极，两电极间距为2-4cm，获得的纳米孔道阵列参数：内孔径40-50nm，外孔径100-120，壁厚30-40nm，孔道阵列长度10-15μm。
[0013] 进一步的，所述步骤（4）中制备羟基磷灰石的工艺如下：（1）称取Ca(NO3)2.4H2O置于烧杯中，倒入适量去离子水搅拌溶解；（2）称取(NH4)2HPO4置于烧杯中，倒入适量去离子水搅拌溶解；（3）向步骤（1）中的Ca(NO3)2.4H2O中滴加氨水溶液；（4）将采用滴定法，逐滴将步骤（2）的(NH4)2HPO4水溶液加入步骤（3）中的溶液中，滴加时间1.5h获得沉淀物；（5）将上述o沉淀物过滤-洗涤-烘干-500C焙烧1.5h-研磨，获得羟基磷灰石粉末。
[0014] 进一步的，所述步骤（4）中制备火焰喷射参数如下：火焰喷涂口与基体表面的间距为90-100mm，喷涂功率30-50KW，助燃气体为氧气，可燃性气体为乙炔，喷射焰流温度2800-3000oC，喷射厚度15-20μm。
[0015] 进一步的，所述步骤（5）中焙烧参数如下：将步骤（4）中的获得钽/纳米孔道阵列Ta2O5/羟基磷灰石直接置于马弗炉内，650oC下恒温1h，炉内缓慢冷却至室温。
[0016] 关于上述制备工艺过程解释：（1）关于基材的选择，本发明选用的基材非不锈钢，非钛，非铌，主要是基于如下考虑：
钽具有生物惰性，因此难以与人体骨组织之间形成强有力的结合，但是在钽金属末端形成的钽羟基（Ta-OH）对于生物活性的提高有明显的作用，因而有助于诱导羟基磷灰石的沉积。
而在人体模拟体液的环境下，通过碱处理和和热处理的多孔钽表面，无定形的钽水凝胶表层在一周内就可以形成羟基磷灰石层，沉积的羟基磷灰石在多孔钽和宿主骨之间能够使结合更加紧密，有利于实现长期稳定的骨结合。重要的是，多孔钽具有和人体骨组织相似的孔隙，有助于更快速的成血管化，有利于骨组织的长入，孔隙适宜于骨细胞的长入，孔隙之间的连通大小更容易影响骨的传导性能。
[0017] （2）关于预处理：预处理的主要目的在于除油，本发明采用碱性溶液脱脂，可以使基材表面的植物性油脂和动物性油脂皂化，生成溶于水的肥皂，将其除去，本发明的预处理液以及参数为：20 25g/L碳酸钠、2-3g/L磷酸钠、10-15g/L水玻璃、1-2g/L十二烷基硫酸钠~的混合水溶液，温度65-70oC，浸泡时间5-6min，然后使用乙醇超声清洗20min，去离子水清洗、20-30oC氮气烘干，碳酸钠碱性比氢氧化钠弱，有一定的皂化能力，对溶液的pH值有缓冲作用，对金属的腐蚀性和对皮肤的刺激性都比氢氧化钠低，价格低，常作为脱脂液中的主盐，磷酸钠呈弱碱性，有一定的皂化能力和对pH值有缓冲作用，能络合水中的金属离子，使水质变软，又是一种乳化剂，溶解度大，洗去性好。碱性除油后包括有乙醇超声清洗20min，去离子水清洗，这样能有效除去经脱脂后残留在工件表面的污染物，使用氮气吹扫，是为了防止形成氧化物。
[0018] （3）喷砂：喷砂参数为硬度340-420HV，砂粒尺寸为0.5-1.5mm，喷砂空气压力0.03-0.25，时间15-20s，所述硬度、尺寸、压力、时间对于基材表面除去氧化膜和形成粗糙表面的效果至关重要，如附图1和附图2对比，可以看出喷砂后，钽基材的表面粗糙度明显提升，所述粗糙度的提升能够有效提高基材与涂覆层之间的结合强度。
[0019] （4）阳极氧化：电解液为硫酸、氢氟酸、NH4F，乙二醇的水溶液，其中98.%wt硫酸20-30ml、48%氢氟酸10-15ml，去离子水30-40ml，NH4F的浓度为0.5 1%，乙二醇5-10ml，阳极氧~
化电解参数：电压10-20V，时间10-20min，温度23-25oC，对电极为Pt电极，两电极间距为2-
4cm，(a)关于电解液：硫酸和氢氟酸作为电解液的主要混酸，氟离子与纳米孔道阵列的尺寸密切相关，当氟离子的浓度较低时，如浓度小于0.5wt%时，金属钽阳极氧化后仅能生成致密的氧化钽膜，当氟离子浓度高于2wt%时，氧化层又很难沉淀形成，形成的氟钽络合物会破坏阳极氧化过程中的生成和溶解过程，此外，乙二醇作为有机溶剂，主要是改善电解液的导电率，电阻导致的压降会同时减小电极的有效电压。随着阳极氧化时间增加，反应产物生成会改变电解质的电导率，因此会生成长度更长，直径更大的纳米管阵列。(b)关于参数：阳极氧化制备纳米管阵列通常是恒电压条件下进斤，一般在水溶液中所需电压范围为1-30V，有机溶液的电压范围为5-150V，氣离子的浓度为。通常在生长过程中，纳米管的直径与施加的氧化电压正相关，如在恒定电压U下，电场强度F=u/d.其中d为纳米管阵列的厚度。随着反应进行，d逐渐增大。一般情况，电解液中的离子反应活度会受反应温度的影响，当温度降低时，氟离子造成的氧化层溶解反应速率降低，对阻挡氧化层的点蚀作用也会减弱。温度越低时，生成的纳米管阵列长度越长且管壁越厚。当温度升高时，电解液的电阻降低，界面反应速度加快，氧化层的形成速度増大，同时电解液对纳米管阵列的化学溶解增强，短时间内更容易发生局部击穿。
[0020] 通过调节电解液的组成配比，阳极氧化的工艺参数，获得如附图3和附图4所示的纳米孔道阵列参数：内孔径40-50nm，外孔径100-120，壁厚30-40nm，孔道阵列长度10-15μm，且由XRD附图5结果可知，所述氧化膜为五氧化二钽，晶型完美。
[0021] （5）关于制备羟基磷灰石粉末：（1）称取Ca(NO3)2.4H2O置于烧杯中，倒入适量去离子水搅拌溶解；（2）称取(NH4)2HPO4置于烧杯中，倒入适量去离子水搅拌溶解；（3）向步骤（1）中的Ca(NO3)2.4H2O中滴加氨水溶液；（4）将采用滴定法，逐滴将步骤（2）的(NH4)2HPO4水溶液加入步骤（3）中的溶液中，滴加时间1.5h获得沉淀物；（5）将上述沉淀物过滤-洗涤-烘干-500oC焙烧1.5h-研磨，获得羟基磷灰石粉末，然后对其进行适当研磨，获取所述粒径。
[0022] 制备过程的反应式如下：化学沉淀法对制备条件要求不高,反应过程容易控制,成本低,并且制备出的羟基磷灰石石颗粒细小能达到纳米尺寸，含有钙离子和磷酸根离子的盐形成溶液,加入一定的添加剂,并调节酸碱度和反应温度,将此时生成的沉淀物进行过滤、干燥进而煅烧,从而制备出高纯度的纳米羟基磷灰石粉体。沉淀法制备经基憐灰石主要采用均相沉淀法,因为沉淀发生的过程是动态过程,也是不平衡的,如果控制沉淀过程中的反应溶液浓度的增加过程,使之缓慢增加,这时候沉淀能均匀出现在整个溶液的各个位置，获得的所述羟基磷灰石结晶度高,晶格缺陷少,钙磷比稳定,质量稳定。
[0023] （6）关于火焰喷射：火焰喷涂口与基体表面的间距为90-100mm，喷涂功率30-50KW，助燃气体为氧气，可燃性气体为乙炔，喷射焰流温度2800-3000oC，喷射厚度15-20μm ；(a) 喷涂功率：由于喷涂过程中，焰流温度的高低直接受到喷涂功率的影响，进而控制羟基磷灰石粉体的熔融程度，因此喷涂功率改变，待熔融和半熔融颗粒数量不同，溅射到基体上，涂层的显微形貌和无物相组成也会不同。在某个范围内，随喷涂功率的增大，粉体颗粒的熔融程度会上升，进而增强涂层与基体的结合力。但过高的功率会影响，反而影响涂层的机械性能和生物学性能；(b) 喷涂距离：喷涂距离指粉体被等离子焰流溶化后，喷出喷嘴，到溅射到基体表面之前的飞行距离，由于飞行过程中，熔融颗粒发生冷却，因此喷涂距离直接影响熔融颗粒的冷却时间。距离短则冷却时间短，颗粒能够熔融较完全的溅射到基体表面，形成较完整的熔融摊平状态；然而基体容易受热较大，产生应力，影响喷涂质量；若喷涂距离过长，熔融颗粒在溅射到基体表面前就发生冷却凝固，形成球状颗粒，无法摊平，易有裂痕产生，并导致涂层与基体的结合力较低。
[0024] （7）焙烧：焙烧主要是用于减少涂层与基体的应力，以及改善羟基磷灰石的结晶度，如去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分、气体、有机物等，从而提高原料的纯度。使原料颗粒致密度化及结晶长大，这样可以减少在以后时候烧结中的收缩。如附图6所示，看出化学法制备的羟基磷灰石在锻烧前后衍射峰位置与标准特征衍射峰(JCPDS基本一致,图中没有显示其它物质的特征峰,这说明样品是纯度较高的羟基磷灰石晶体。图中还可以看出煅烧后X射线衍射峰增高,结晶明显,可见锻烧对羟基磷灰石的生长有促进作用,晶胞在煅烧中有进一步的生长，结晶度有所提高,杂质峰减少,特征峰尖锐，所述羟基磷灰石的结晶度、稳定性越好，其后续的结合力和生物相容性越优秀，为必不可少的处理过程，由附图7和附图8、附图9可以明显看出羟基磷灰石表面形貌孔隙率进一步增加。
[0025] 本发明所述方案具有以下有益效果：本发明，通过预处理-喷砂-阳极氧化-火焰喷射-焙烧成型获取了钽/纳米孔道阵列Ta2O5/羟基磷灰石材料，所述材料的孔隙率80-85%、抗压强度150-1700Mpa，涂层结合力高（15-19Mpa），生物相容性优秀；阳极氧化孔道适宜，利于后期在其表面涂覆羟基磷灰石层，有利于细胞扩散和增殖，改善生物相容性。
