[發明專利]一種降解可控的鎂基合金絲材及其制備方法

有效

• 申請號: 202010950937.0
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN111961937B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 劉歡;王莉莎;吳玉娜;禚孝儒;袁玉春;江靜華;馬愛斌
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22F1/06;B22D19/16;B21C1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張超

本發明公開了一種降解可控的鎂基合金絲材及其制備方法，所述絲材由同軸設置的鎂合金芯部和Mg?Y?Zn合金外層組成，以質量百分比計，Mg?Y?Zn合金的組分為Y：6.8～15.6％，Zn：2.5～5.7％，余下為Mg；制備方法包括配料、制模、復合澆鑄、熱處理和拉拔工序制備而成。本發明鎂基合金絲材與現有材料相比，由于外層與鎂合金基體彈性模量相近，在界面處形成梯度結構，保證了合金良好的力學性能和變形協調性，同時Mg?Y?Zn合金外層組織中長周期堆垛有序結構相的種類和含量可在一定范圍內調節，使得絲材具有在較大范圍內腐蝕速率可控的性能，可滿足體內不同部位對可降解金屬的降解速率的要求。

技術領域

本發明屬于生物醫用金屬材料領域，具體涉及一種降解可控的鎂基合金絲材及其制備方法。

背景技術

鎂合金作為可降解金屬已受到越來越多的科研人員和相關企業的重視。鎂是人體必需元素，生物相容性好，且具有比高分子材料更好的力學性能；并且，鎂的腐蝕速率相對較快，比傳統鐵基合金和鈦合金等更適宜于作為可降解金屬用于體內相關微器件。其中，可吸收醫用縫合線是鎂合金一個潛在的應用領域。與合成高分子材料相比，鎂合金有著更高的剛度、更好的加工性能，因而更適用于手術縫合線。可吸收鎂合金縫合線的臨床應用，可大大彌補現有合成縫合線機械強度之不足。

然而，為了彌補鎂合金耐蝕性能差、在體內降解速率過快的問題，通常情況下，鎂合金縫合線使用時，都需要進行表面處理，常用的方法包括微弧氧化、陽極氧化等。采用微弧氧化等表面處理方法在鎂合金表面形成一層陶瓷層可以提高合金的耐腐蝕性，然而陶瓷層與基體之間性質的差異導致二者的結合通常較差，會影響基體合金的力學性能。尤其，當用作縫合線時，鎂合金絲材的彎曲容易在鎂合金基體和陶瓷外層之間由于彈性模量不匹配而引起應力集中，從而導致裂紋過早萌生甚至使外層脫落，引起縫合線早期失效。因此，如何在鎂合金表面制備一層外層既能提高鎂合金耐蝕性、保持絲材一定的力學性能，同時外層與鎂合金基體具有相近的彈性模量，在絲材變形時保持外層與基體良好的變形匹配，是可吸收鎂合金醫用縫合線領域需要解決的技術問題，且目前尚無較好的方法。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種降解可控的鎂基合金絲材及其制備方法，在鎂合金棒的基礎上利用普通熔煉澆鑄，獲得一種界面結合良好的含有長周期堆垛有序結構(LPSO)相，并利用后續熱處理和熱拉拔技術獲得降解可控的鎂基合金絲材，該復合材料絲材能實現良好的力學性能與降解可控，有望拓寬該類生物醫用材料的應用；解決了現有的外層與鎂合金棒之間由于彈性模量不匹配會引起應力集中，從而導致外層脫落，降低鎂合金絲材力學性能的問題。

技術方案：本發明一種降解可控的鎂基合金絲材，所述鎂基合金絲材由同軸設置的鎂合金芯部和Mg-Y-Zn合金外層組成，以質量百分比計，Mg-Y-Zn合金的組分為Y：6.8～15.6％，Zn：2.5～5.7％，余下為Mg。

本發明如前所述的一種降解可控的鎂基合金絲材的制備方法，包括以下步驟：

(1)配料：按所述的組分配料稱重；

(2)制模：切割出直徑為4.5mm的鎂合金棒，經表面打磨和拋光后放置于模腔內徑為5mm的圓柱體模具中心；

(3)復合澆鑄：將純鋅錠、純鎂錠和鎂釔中間合金錠在惰性氣氛保護下或真空下進行熔煉，制備Mg-Y-Zn熔融合金液，隨后澆鑄于放置了鎂合金棒的圓柱體模具中；澆鑄后控制圓柱體模具在300℃保溫30min，隨后自然冷卻至室溫脫膜，得到鎂合金復合棒材；

(4)熱處理：將脫膜后的鎂合金復合棒材在350℃保溫0.05～4h，隨后隨爐冷卻至室溫；

(5)拉拔：將鎂合金復合棒材進行拉拔加工，拉拔加工溫度為200℃，單道次變形量為10～20％，拉拔速度為5～10mm/s，最終拉拔至直徑為0.1～0.5mm的絲材。

進一步的，所述步驟(3)中的惰性氣氛為CO₂和SF₆混合氣氛。