[發明專利]一種生物醫用可降解Zn-Li合金的軋制方法

有效

• 申請號: 201810155347.1
• 申請日: 2018-02-23
• 公開（公告）號: CN108372203B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 王魯寧;郝園;石章智
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21B3/00
• 分類號: B21B3/00;B21B37/74
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種生物醫用可降解Zn?Li合金的軋制方法，屬于生物可降解醫用材料和金屬軋制技術領域。該方法中合金鑄錠均勻化處理為：以2～6℃/min的速度升溫至200～280℃，保溫1～2小時；再以0.5～1℃/min的速度升溫至300～380℃，保溫1～2小時；隨爐冷卻。合金預熱后，先進行熱軋，開軋溫度300～380℃，每道次壓下量為25％～40％，共4道次，第二道次后回爐保溫10?20分鐘，第四道次后，于水中淬火；再進行溫軋，開軋溫度60～250℃，壓下量為50％～70％，軋制1道次，于水中淬火。本發明通過較為簡易的軋制工藝獲得了強度高、塑性好的生物可降解的Zn?Li合金，避免了一般塑性加工方法所導致的型材塑性差的問題，滿足了多種人體植入器件的材料使用要求。且該方法成本低廉，易于工廠大規模生產，因此其在醫用材料領域具有極高的推廣價值和廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及生物可降解醫用材料和金屬軋制技術領域，具體為一種增強生物醫用可降解Zn-Li合金力學性能的熱處理和軋制方法。

背景技術

現階段，臨床應用的人體醫用植入材料主要為316L不銹鋼、Ti6Al4V等金屬材料以及可降解高分子材料。但上述金屬材料在人體內不可降解，術后需二次取出，加重了病患的精神和經濟負擔。而可降解高分子材料力學性能不佳，使用范圍有限。因此，可降解金屬材料的研究逐步成為近幾年醫用材料的研究熱點，其中，Fe及其合金在人體環境中降解過慢而鎂及其合金降解又過快，所以可降解Zn金屬憑借其在人體環境中適宜的降解速率(Zn的標準電極電位(-0.763V)處于Mg(-2.372V)與Fe(-0.447V)之間)成為生物醫用可降解材料新的研究重心。其次，Zn參與人體細胞發育生長、基因表達、免疫系統和神經系統等大量生理反應過程。因此，Zn及Zn合金作為生物可降解材料引起了廣大研究者的極大興趣。Li元素的藥物可治療狂躁癥、中風、老年癡呆癥、帕金森氏病和肌萎縮硬化癥等疾病。研究表明，Li在Zn中有一定的固溶度，所以其合金可進行一系列加工處理來提高其各方面性能，從而有望達到支架的使用要求。

發明內容

本發明旨在提供一種生物醫用Zn-Li合金的軋制方法。通過本發明提供的簡易有效的熱處理和軋制方法的加工，獲得了晶粒細小均勻的顯微組織，避免了一般塑性加工方法由于加工硬化所導致的塑性下降的問題，獲得了強度塑性均優良的Zn-Li合金，滿足人體植入支架的力學使用性能。

一種生物醫用Zn-Li合金的軋制方法，其特征在于，軋制方法包括以下步驟：

1)、合金鑄錠均勻化處理：將Zn-xLi合金鑄錠置于箱式加熱燒結爐KSL-1400X中，分

兩個階段進行均勻化處理；

2)、合金預熱：將鑄錠在300～380℃保溫1～1.5小時；

3)、熱軋：熱軋共4道次，第二道次后回爐保溫10～20分鐘，第四道次后，于水中淬火；

4)、溫軋：將熱軋并淬火后的樣品，置于60～250℃的加熱爐中保溫15～30分鐘，軋制1

道次，于水中淬火。

進一步地，所述合金的成分為0.1～1.0(wt％)Li，余量為Zn。

進一步地，步驟1)所述合金鑄錠尺寸為厚20～23mm。

進一步地，步驟1)所述合金鑄錠均勻化處理過程的兩個階段升溫速度不同，并在每階段保溫1～2小時，即先以2～6℃/min的速度升溫至200～280℃，保溫1～2小時；再以0.5～1℃/min的速度升溫至300～380℃，保溫1～2小時后隨爐冷卻。

進一步地，步驟3)所述熱軋:開軋溫度300～380℃，軋輥速度為0.3～0.7m/s，每道次壓下量為25％～40％，軋板原始厚度為20～23mm；熱軋第二道次后回爐保溫溫度300～380℃。