[發明專利]醫用鐵基非晶材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210510877.6
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102936705A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 秦春玲;趙維民;王志峰;周君;范生磊
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02;C22C1/03;B22D11/06;A61L27/04
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

技術領域

本發明的技術方案涉及以鐵作主要成分的非晶態合金，具體地說是醫用鐵基非晶材料的制備方法。

背景技術

近年來，隨著臨床上醫用金屬材料應用范圍的擴大，這類材料的一些缺點逐漸顯現出來，主要在生物相容性、完全無毒性和材料成本較高方面都存在一定的缺陷。因此研發新型的具有優異生物活性、完全無毒性和價格低廉的醫用金屬材料具有重大的研究意義和寬廣的應用前景。

現有技術中，醫用金屬材料大多是鈦合金。CN101560685公開了“一種鈦合金表面制備生物活性涂層的方法”，采用在鈦合金表面用微弧氧化和堿熱處理的工序制備生物活性涂層，然后在模擬體液中浸泡才能生成羥基磷灰石。CN102068717A披露的“一種生物活性復合材料的制備方法”，采用粉末冶金燒結、微弧氧化處理和在高壓釜中做二次氧化處理的方法，制得具有較強的生物活性的復合材料。鈦合金作為生物材料的制備工藝操作復雜，質量不易控制，且原材料價格昂貴，成本較高。

鐵元素在地殼當中的含量豐富，是最常用的金屬元素之一。鐵不僅具有優異的力學性能，而且對人體完全無毒，是人體必需的元素之一。鐵基非晶材料還具有優異的生物活性，且制備工藝簡便，因而在醫用金屬材料方面具有很好的發展前景。

然而，現有技術還沒有醫用鐵基非晶材料。CN101492794公開了“鐵基非晶態合金材料及其用途”，該材料的組成以原子比表示滿足下式：Fe_{100-a-b-c-d-e}Ni_aCr_bP_cT_dD_e，該材料被用于噴涂、制備磁粉芯、吸波材料、磁敏元件和力敏元件。CN101509106公開了“一種鐵基非晶態合金材料及其制備方法”，包括如下重量份的化學成分：Fe：91.0-93.5；Si：5.2-6.6；B：2.5-3.3；Cr：0.05-0.25；Cu：0.010-0.030；C：0.05-0.20，主要用于制備變壓器的鐵芯。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供醫用鐵基非晶材料的制備方法，克服了現有鈦合金作為生物材料的制備工藝操作復雜，質量不易控制，且原材料價格昂貴，成本較高的缺點。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：醫用鐵基非晶材料的制備方法，步驟是：

第一步，配備原料

依據目標合金（Fe₇₅Si₁₀B₁₅）₉₈Nb₂中各元素原子百分數at.%計算并配備所需質量的原料：鐵粒、硅粒、硼粒和鈮塊，所有原料純度的質量百分比為99.99%；

第二步，熔煉制備Fe-Si-B-Nb合金鑄錠

將第一步中配備好的所有原料放置于真空電弧爐中，再將7g純鋯獨立放置于真空電弧爐中不與母合金接觸，在高純氬氣的保護下，進行熔煉，熔煉的電流從30A逐步加大到180A～250A，重復熔煉4次，每次熔煉的時間為38～42秒，隨爐冷卻，得到Fe-Si-B-Nb合金鑄錠，該Fe-Si-B-Nb合金鑄錠中元素Nb的原子百分比為2%，其余元素的原子百分比為75%Fe、10%Si和15%B的合金；

第三步，制備Fe-Si-B-Nb非晶合金條帶作為醫用鐵基非晶材料備用

將第二步中制得的Fe-Si-B-Nb合金鑄錠打磨去除氧化的表層后放入真空甩帶機中，再將真空甩帶機中的銅輪用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂紙依次打磨光滑，然后將上述打磨去除氧化的表層的Fe-Si-B-Nb合金鑄錠加熱到1400～1600℃熔化，在真空度為6.0×10^-4Pa～8.0×10^-4Pa、甩帶速度為39m/s～45m/s和吹鑄壓力為1Pa的條件下，將熔化的Fe-Si-B-Nb合金吹鑄形成（Fe₇₅Si₁₀B₁₅）₉₈Nb₂非晶合金條帶，制得的（Fe₇₅Si₁₀B₁₅）₉₈Nb₂非晶合金條帶的長度為100～300cm，寬度為1～2mm，厚度為25～35μm，作為醫用鐵基非晶材料備用。