[發明專利]一種可降解生物醫用Zn-Al-Mg-Nd鋅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201911098891.8
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110669962B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 劉洋;劉志偉;王興;朱戴博;李筱萱;華倩;鄧晶晶;莊玉春;胡西艷;趙志雅
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C22C18/04
• 分類號: C22C18/04;C22C1/03;B22D23/00;C22F1/16;C22F1/02;C23G1/02;B21C23/00;B21C23/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種可降解生物醫用Zn?Al?Mg?Nd鋅合金及其制備方法，它涉及一種可降解生物醫用合金及其制備方法。本發明的目的是要解決現有生物醫用Zn合金塑性變形能力較差，成材率低和傳統金屬熔煉鑄造方法易產生氣孔、縮松、成分偏析，導致變形能力差的問題。方法：一、真空熔煉；二、噴射沉積制坯；三、熱擠壓；四、熱處理；五、酸洗與拋光；六、拉拔定尺；七、磨光；八、裁剪包裝，得到可降解生物醫用Zn?Al?Mg?Nd鋅合金。本發明采用合適的合金元素及配比，提高Zn合金塑性變形能力，獲得更優性能生物醫用鋅基合金。本發明可獲得一種可降解生物醫用Zn?Al?Mg?Nd鋅合金。

技術領域

本發明涉及一種可降解生物醫用合金及其制備方法。

背景技術

生物Zn合金作為一種新型生物可降解醫用金屬材料具有遠大的發展前景。2015年，Patrick K.Bowen等將純鋅絲植入SD大鼠腹部的主動脈腔中，植入時間長達6.5個月，結果表明金屬Zn具有良好的生物相容性，具有制備生物醫用可降解血管支架的巨大潛力。與現在已投入臨床使用的各種金屬植入材料相比，Zn合金主要有以下優點：(1)Zn的標準電極電位(-0.76V)介于Mg(-2.73V)和Fe(-0.44V)之間，其腐蝕降解速率介于二者之間，能夠有效克服鐵基合金和鎂基合金腐蝕降解速率缺陷。(2)Zn是人體必需的微量元素，在核酸代謝、神經遞質、蛋白質合成以及基因表達等方面起著重要的催化或構建作用，具有抗動脈粥樣硬化功能，能夠抗惡性細胞增殖，防止支架植入手術后的再狹窄。(3)Zn具有較低的熔點(420℃)與Mg相比，它在熔融態時反應活性比較低，制備成本低，機械性能更好。然而，由于純鋅的力學性能較差，不能滿足目前臨床需要。因此，加入合金化元素，改善鋅的力學性能，對于促進鋅合金在生物醫學領域的應用至關重要。

目前，常見生物醫用Zn-Mg、Zn-Al管等一般通過金屬熔煉-加工-熱處理的方法制備，其主要存在的問題是：采用傳統金屬熔煉鑄造方法，易產生氣孔、縮松、成分偏析等缺陷，這些缺陷都影響其后續的變形能力。同時，由于鋅屬于密排六方晶體結構，在室溫下只有3個獨立的滑移系，本身塑性變形能力較差，因此熔煉制備得到的鋅合金鑄錠的塑性變形能力較差，不得不多道次反復擠壓與中間退火來制備管材，降低了成材率，使得能耗較高。為解決以上問題，改進熔煉制備方法制備晶粒細小、均勻的鑄錠，可縮短該材料加工工藝流程，提高生產效率。

發明內容

本發明的目的是要解決現有生物醫用Zn合金塑性變形能力較差，成材率低和傳統金屬熔煉鑄造方法易產生氣孔、縮松、成分偏析，導致變形能力差的問題，而提供一種可降解生物醫用Zn-Al-Mg-Nd鋅合金及其制備方法。

一種可降解生物醫用Zn-Al-Mg-Nd鋅合金按照元素質量分數由Al：1％～4％、Mg：0.1％～1％、Nd：0.05％～2％、雜質元素之和≤0.43％和余量Zn制備而成。

一種可降解生物醫用Zn-Al-Mg-Nd鋅合金的制備方法是按以下步驟完成的：

一、真空熔煉：

①、稱料：

按照元素質量分數Al：1％～4％、Mg：0.1％～1％、Nd：0.05％～2％、雜質元素之和≤0.43％和余量Zn稱取純Zn錠、Mg-Nd中間合金、Al-Mg中間合金和純Mg錠；

②、將石墨坩堝在溫度為190℃～210℃下預熱20min～40min，熔煉前使用氬氣清洗石墨坩堝的爐膛；

③、將石墨坩堝加熱至410℃～430℃，再抽真空至3×10^-3Pa，將稱取的純Zn錠放入石墨坩堝中，再將石墨坩堝加熱至溫度為450℃～470℃，再在溫度為450℃～470℃下保溫30min；

④、將稱取的Mg-Nd中間合金、Al-Mg中間合金和純Mg錠加入到溫度為450℃～470℃的石墨坩堝中，再將石墨坩堝的溫度加熱至810℃～830℃，再在溫度為810℃～830℃下保溫50min～70min，得到金屬熔體；