[發明專利]一種鎂基生物復合材料高速攪拌摩擦制備方法

有效

• 申請號: 202111148666.8
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113930649B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 傅莉;秦鼎強;吳潤;馬娟
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C23C24/10;B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 屠沛

本發明提供了一種鎂基生物復合材料高速攪拌摩擦制備方法，解決現有方法制備的鎂基生物復合材料作為人體植入材料，其腐蝕性能和生物活性無法滿足實際需求的技術問題。包括以下步驟：S1.按質量分數30％～70％納米羥基磷灰石和70％～30％納米氧化鎂的比例稱量相應質量的粉末，將兩種粉末進行濕法球磨混合，混合均勻后烘干得到復合粉末；S2.使用有機溶劑作為輔助劑將復合粉末填充至鎂合金基體表面預制的溝槽內并填滿，自然風干；S3.采用無針攪拌工具的軸肩對填滿復合粉末的溝槽表面進行密封；S4.采用有針攪拌工具，選用旋轉速度2000～6000rpm和加工速度50～1350mm/min的高速制備規范進行往返二到四道次攪拌摩擦制備，得到鎂基生物復合材料。

技術領域

本發明屬于生物復合材料領域，涉及一種鎂基生物復合材料高速攪拌摩擦制備方法。

背景技術

隨著人們生活水平和醫療技術條件的提升，生物醫用材料可作為對患者進行治療、修復或替換其病損組織、器官的最佳選擇之一。現有的生物醫用材料以醫用金屬材料居多，相較于生物陶瓷材料和生物高分子材料，它具有良好的力學性能和可加工性。但是，目前大多金屬材料存在著不可降解的問題，即此類材料需要進行二次手術再取出，這無疑加重了患者的痛苦也增加了醫療成本，因此，研究更具醫療前景的生物醫用材料成為必然。

鎂是人體中含量第四的金屬元素，是人體代謝所需的重要元素之一。鎂合金在植入人體后可以發生降解，且部分降解產物能被人體吸收，這體現了鎂合金相較于其他金屬材料具有較優的生物相容性。但是，金屬鎂合金目前最大的問題是腐蝕速度過快，無法與骨組織修復速度相匹配；如此便會導致它在人骨組織還未完全愈合時就因其腐蝕性能和生物活性無法滿足要求而喪失功效，影響患者的痊愈。

文獻1“Sunil B R,Kumar T,Chakkingal U,et al.Nano-hydroxyapatitereinforced AZ31 magnesium alloy by friction stir processing:a solid stateprocessing for biodegradable metal matrix composites[J].Journal of MaterialsScience Materials in Medicine,2014,25(4):975-88.”介紹了一種利用常規攪拌摩擦制備鎂基生物復合材料的方法，該方法選用的生物粉末為單一的納米羥基磷灰石粉末；所制備的鎂基生物復合材料的自腐蝕電位、自腐蝕電流密度和Ca/P值分別-1.564V、2.314×10^-4A/cm²和1.649，腐蝕電位的偏低、腐蝕電流的偏高和Ca/P值較人體羥基磷灰石Ca/P值1.67存在偏差對提高鎂基生物復合材料在體液環境的腐蝕性能和生物活性具有不利的影響；同時該方法制備的鎂基生物復合材料很多局部地方都出現了納米羥基磷灰石的團聚情況，而通常由于納米粉末團聚的位置往往是力學性能薄弱的位置，這樣會導致其作為人體植入材料難以滿足實際需求。

鑒于上述問題，有必要尋求新的鎂基生物復合材料制備方法，使得產品作為人體植入材料能夠滿足實際需求。

發明內容

本發明的目的在于解決現有方法制備的鎂基生物復合材料作為人體植入材料，其腐蝕性能和生物活性無法滿足實際需求的技術問題，而提供一種鎂基生物復合材料高速攪拌摩擦制備方法。

為實現上述目的，本發明所提供的技術解決方案是：

一種鎂基生物復合材料高速攪拌摩擦制備方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

S1.按質量分數30％～70％納米羥基磷灰石和70％～30％納米氧化鎂的比例稱量相應質量的粉末，將兩種粉末進行濕法球磨混合，混合均勻后烘干得到復合粉末；考慮到球磨罐體可能存在死角，為了避免位于死角的物料球磨不到，因此采用濕法球磨；并且烘干溫度一般控制在200℃左右，以確保添加的液體球磨介質以及粉末接觸到空氣中的水分能夠充分干燥；