[發(fā)明專利]一種高韌生物醫(yī)用鎂合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109457130B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉德學;楊東霖;劉澤華
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C1/06;C22C23/06;C22F1/06;C21D9/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

一種高韌生物醫(yī)用鎂合金及其制備方法，按重量百分比計，其合計組分為：Sc：2~7wt%、Yb：2~4wt%、Mn：0.5~1.5wt%、Zr：0.5wt%，余量為Mg和不可避免的雜質，其中所述雜質包括總含量小于0.01wt%的Fe、Ni、Cu和Si。方法的步驟為：（1）配料：按以上所述的組分進行配料；（2）熔煉；（3）精煉及扒渣；（4）靜置及澆鑄：在780℃下靜置30分鐘，之后降溫；將模具從保溫箱取出，待合金溶液溫度降到730?750℃時，澆鑄到溫模具中，得到鑄態(tài)的鎂合金錠；（5）得到的鎂合金鑄錠用石墨覆蓋后在520~530℃下進行等溫處理12小時，然后取出鎂合金鑄錠，立即在25℃蒸餾水中淬火。

技術領域

本發(fā)明涉及醫(yī)用合金的制備技術。

背景技術

現(xiàn)在廣泛應用于臨床的醫(yī)用植入材料大約有80%是金屬材料，其中常用的金屬植入材料主要有不銹鋼、鈷鉻合金和鈦及鈦合金等，它們都具有良好的抗腐蝕性能，在體內能夠長期保持結構穩(wěn)定。但也存在一些弊端，如這些材料因體內摩擦而產生磨屑以及因腐蝕而產生有毒離子，會造成局部過敏反應或者炎癥，降低其生物相容性。大多數(shù)情況下，恢復治療對植入物和支架在體內所提供功能的需求都是暫時性的。因此，對于這類不可降解材料在用于短期植入需求時，當機體組織功能恢復之后，還需要通過二次手術加取出，進而增加了患者的痛苦、二次手術風險以及醫(yī)療成本。而生物醫(yī)用鎂合金由于具有顯著的生物相容性、可降解性和力學相容性且沒有細胞毒性，植入人體內后只需要在在人體環(huán)境里降解，從而可避免二次手術取出，因此被認為是極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦涂山到忉t(yī)用材料。

雖然生物醫(yī)用鎂合金有著良好的生物相容性，但生物醫(yī)用鎂合金作為生物材料的應用潛力與現(xiàn)實情況依然存在巨大反差。鎂及鎂合金由于其密排六方的晶體結構，其軸比值是1.623，與理想的密排值1.633非常接近，在室溫變形的條件下只存在基面滑移系{0001}產生滑移。塑性成形性差導致其不易進行塑性成形加工，使其無法精確成形，從而使得植入器件制備的精度及大小受到限制，給體內植入帶來困難。因此改善鎂合金的塑性加工變形能力是其應用于臨床所必須要解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種高韌生物醫(yī)用鎂合金及其制備方法。

本發(fā)明是一種高韌生物醫(yī)用鎂合金及其制備方法，高韌生物醫(yī)用鎂合金，按重量百分比計，其組分為：Sc：2~7wt%、Yb：2~4wt%、Mn：0.5~1.5wt%、Zr：0.5wt%，余量為Mg和不可避免的雜質，其中所述雜質包括總含量小于0.01wt%的Fe、Ni、Cu和Si。

本發(fā)明的高韌生物醫(yī)用鎂合金的制備方法，其步驟為：

（1）配料：以高純鎂-99.9%、Mg-10wt% Sc中間合金、Mg-20wt% Yb中間合金、Mg-5wt% Mn中間合金和Mg-30wt% Zr中間合金為原料，按以上所述的組分進行配料；

（2）熔煉：首先將坩堝放入熔煉爐內預熱，模具、坯料、精煉劑和覆蓋劑放在200℃的保溫箱里烘干；當爐內溫度升到500℃時，將預熱好的純鎂錠放入坩堝內；之后等到熔液溫度升高到700℃時，加入Mg-10wt%Sc中間合金和Mg-20wt%Yb中間合金；當溫度升到760℃時，再加入Mg-5wt%Mn中間合金和Mg-30wt%Zr中間合金；將溫度升高到780℃，待合金全部融化；熔化過程中，撒入覆蓋劑以防止燃燒；

（3）精煉及扒渣：降溫，等溫度下降到750-760℃時，加入精煉劑，精煉劑用量占爐料總量2-3%，精煉時間為10-15min，之后扒掉合金溶液表面的廢渣；

（4）靜置及澆鑄：升溫，在780℃下靜置30分鐘，之后降溫；將模具從保溫箱取出，待合金溶液溫度降到730-750℃時，澆鑄到溫模具中，得到鑄態(tài)的高韌生物醫(yī)用鎂合金錠；

（5）得到的鎂合金鑄錠用石墨覆蓋后在520~530℃下進行等溫處理12小時，然后取出鎂合金鑄錠，立即在25℃蒸餾水中淬火。