[發明專利]一種生物醫用鎂合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202011246464.2
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112481533A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 張揚;陳曉陽;朱福先;盧雅琳;李小平;雷衛寧
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院;江蘇省中以產業技術研究院
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;C22F1/06;C21D1/18;B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 馬曉敏

本發明公開一種生物醫用鎂合金及其制備方法。該生物醫用鎂合金包括如下重量百分數的組分：鋅1.0?2.0wt％；鈣0.2?0.4wt％；鋰2.0?4.0wt％；余量為鎂。制備：(1)制備鎂合金坯料：根據生物醫用鎂合金的成分配比，稱取鎂、鋅、鈣和鋰金屬顆粒并熔煉，冷卻，得鎂合金坯料；(2)均質化處理：將鎂合金坯料在高溫下均質化處理，冷卻；(3)多道搭接攪拌摩擦加工：均質化處理后的鎂合金坯料加工成鎂合金板材，對鎂合金板材進行多道搭接攪拌摩擦加工，加工過程中，攪拌針的長度為6?12毫米，攪拌針軸肩直徑為12?24毫米，每道次加工長度為80?120mm，各道次間搭接率為40?60％；加工結束后去除周圍未加工區域，得到生物醫用鎂合金。本發明的制備方法簡單，制得的生物醫用鎂合金具有良好的力學性能。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，具體涉及一種生物醫用鎂合金及其制備方法。

背景技術

傳統鎂合金中不僅存在不同的相、雜質與缺陷，即使同一相中不同部位的元素含量也不盡相同，鎂合金表面難以達到電化學均勻，易引起局部腐蝕的發生，導致生物鎂合金在服役過程中發生不可控失效。

細化鎂合金的微觀組織是降低局部腐蝕發生機率的有效措施之一。通過在變形過程中誘發再結晶，塑性變形能夠引起明顯的晶粒細化，同時消除鑄造合金中的成分偏析、氣孔夾雜等缺陷，從而有效改善鎂合金的耐腐蝕性能。劇烈塑性變形技術是一類受到廣泛關注的晶粒細化方法，能夠實現優異的晶粒細化效果，近年來已陸續開發出等通道角擠壓、高壓扭轉、累計疊軋和多向鍛造等多種劇烈塑性變形方法，在改善生物鎂合金的耐腐蝕性能方面展現出很大的潛力。攪拌摩擦加工技術是在攪拌摩擦焊接技術基礎上發展而來的一種劇烈塑性變形技術，該技術利用攪拌摩擦焊的攪拌頭高速攪拌所引起加工區材料的劇烈塑性變形、混合、破碎和熱暴露，實現材料微觀組織結構的致密化、均勻化和晶粒細化。與其他幾種劇烈塑性變形技術相比，攪拌摩擦加工技術無需加熱工件、不改變工件形狀和尺寸、不受加工環境的限制，因而具有獨特的優勢。得益于其強大的塑性變形能力，該技術在鎂合金中具有很強的適應性。攪拌摩擦加工細晶生物鎂合金這一方法要進入實際應用，對所制備細晶生物鎂合金的體積有一定要求，而制備大塊細晶金屬材料一直是劇烈塑性變形技術領域面臨的難題，常規的單道攪拌摩擦加工技術同樣存在作用范圍小、組織分布不均勻等缺點。而多道搭接攪拌摩擦加工技術則可以利用在各道次加工區域間保持一定的搭接率，通過多道次作用區域的疊加，從而制備大塊細晶金屬材料，該方法已在鋁合金、鎂合金上得到初步應用。因此，采用多道搭接攪拌摩擦加工技術，有望獲得具有良好性能的大塊細晶生物鎂合金。

不同的生物醫用鎂合金應用場合，對鎂合金的耐腐蝕性能有不同的要求，如何通過調控合金成分實現生物醫用鎂合金耐腐蝕性能的有效調控也是一個亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物醫用鎂合金及其制備方法，該方法通過采用熔煉制備鎂合金坯料、均質化處理和多道搭接攪拌摩擦加工等步驟，實現生物醫用鎂合金的制備，且經本發明方法制得的生物醫用鎂合金具有良好的力學性能，且可通過鎂合金成分對其耐腐蝕性能進行有效調控。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種生物醫用鎂合金，其特征在于，所述的生物醫用鎂合金包括如下重量百分數的組分：鋅1.0-2.0wt％；鈣0.2-0.4wt％；鋰2.0-4.0wt％；余量為鎂。本發明的生物醫用鎂合金通過在傳統鎂-鋅-鈣生物鎂合金的基礎上加入鋰元素，由于鋰元素的化學性質比較活潑，可以通過改變鋰元素的含量來調節生物鎂合金的耐腐蝕性能；本發明在傳統鎂-鋅-鈣生物鎂合金的基礎上加入鋰元素，可以提高鎂合金的塑性變形能力，滿足攪拌摩擦加工過程中劇烈塑性變形的要求。

進一步地，所述的金屬鋅、鈣、鋰和鎂的純度均不小于99.9％。

一種生物醫用鎂合金的制備方法，包括如下步驟：