[發明專利]一種生物醫用Zn-Cu-Mg系合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202010070468.3
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111187943A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 張靜;石建華;任玉平;王秀偉;吳政源;張倩
• 申請（專利權）人: 西安愛德萬思醫療科技有限公司
• 主分類號: C22C18/02
• 分類號: C22C18/02;C22C1/03;C22C18/00;C22F1/16;A61L31/02;A61L31/14;A61L31/16
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了一種生物醫用Zn?Cu?Mg系合金，該合金由Cu、Mg、X和Zn及不可避免的雜質元素組成，其中，Cu、Mg和X的質量百分數之和不大于1％，且Cu的質量百分數不小于Mg的質量百分數；本發明還公開了一種生物醫用Zn?Cu?Mg系合金的制備方法，該方法采用真空熔煉得到合金鑄錠，然后依次經均勻化熱處理和塑性變形加工，得到Zn?Cu?Mg系合金型材。本發明通過控制加入合金及Cu、Mg的量，促進了第二相在合金基體中的彌散強化，保證了Zn?Cu?Mg系合金同時具有較高的強度和塑性及適宜的降解速率，滿足了臨床要求；本發明制備得到的Zn?Cu?Mg系合金型材的晶粒細小，組織均勻。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料技術領域，具體涉及一種生物醫用Zn-Cu-Mg系合金及其制備方法。

背景技術

目前醫療器械植入類醫用材料多為不可降解金屬材料，如316L、鈷鉻合金、鈦及其合金等，這種不可降解型的永久性植入材料，當在人體服役期滿之后，必需通過二次手術取出，從而給患者帶來巨大的經濟負擔與肉體的痛苦。

生物醫用可降解材料在人體內隨著人體病變的恢復可以慢慢消失，被人體所吸收，從而不需要二次手術取出，減少了患者的經濟負擔與肉體的痛苦。目前，可降解材料主要分為高分子可降解材料、生物陶瓷和金屬可降解材料，而高分子可降解材料存在力學性能太弱的不足，生物陶瓷存在塑性太低，難以加工成型等缺點，而可降解金屬材料不僅具有良好的力學性能同時擁有良好的可塑性，因此受到了人們的大量關注。金屬可降解材料目前主要為鎂基可降解金屬材料、鐵基可降解金屬材料與鋅基可降解金屬材料。鎂基可降解金屬材料降解速度過快，在組織器官還沒有充分愈合的情況下，其已喪失足夠的力學性能，且降解過程中會析出氫氣；鐵基可降解金屬材料存在降解速度過慢的問題，而鋅基可降解金屬材料具有比純鎂高、比純鐵低的電化學電位，具有比較合適的降解速率，越來越受到人們的重視。

目前，鋅基可降解金屬材料中的合金添加量都比較高，合金添加量均大于1％。公開號為CN107496993A的專利公開了一種醫用可降解植入性金屬材料，從具體實施方式中可以看出，當合金添加量大于1％時，該金屬材料具有較好的強度和塑性，易于加工成型。公開號為CN 107456601A的專利公開了一種Zn-Cu系鋅合金及其制備方法與應用，從具體實施方式中可以看出，隨著銅添加量的提高，Zn-Cu系鋅合金的強度和硬度也隨之增加，當銅添加量為1wt％時，Zn-Cu系鋅合金的耐腐蝕性能和生物相容性均較佳，但該Zn-Cu系鋅合金的強度仍然偏低，僅為270.39MPa。公開號為CN110029240A的專利公開了一種生物可降解的Zn-Cu-Sr-Ti合金制備方法及應用，該合金具有耐蝕性高，強度高，韌性好，降解速度可控，能提供更長時間的力學支撐的優點，但該合金中Cu的質量百分含量高達2.8％～4.0％。從上述專利可以看出，現有技術中的可降解Zn-Cu系合金普遍以高銅含量為主，且存在合金力學性能偏弱的情況。這是由于Cu在Zn中有比較高的固溶度，具有一定的固溶強化作用，因此常以提高Cu含量的方式來提高其力學性能，而很少有人關注從控制第二相的種類與含量及其分布為出發點從而提高合金的各項力學性能。高含量的合金元素添加含量勢必會使合金中存在大量的第二相，從而影響其均勻降解性能，而醫療器械植入材料對均勻性降解有較高的要求，需要避免在治療周期內局部提前降解、喪失其應有的力學性能。因此，如何將粗大片狀第二相變為細小彌散狀分布于基體中成為改善其力學性能的根本。另外，合金材料中的元素組分銅、錳、鍶、硅的人體所需含量均甚微，其含量過高有可能造成人體局部微量元素超標的風險。

因此，在保證力學性能的同時開發一種低添加合金含量且降解均勻的合金勢在必行。

發明內容