[發(fā)明專利]快速凝固和擠壓成型制備醫(yī)用耐腐蝕鎂鋅錳合金的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210247029.4
• 申請(qǐng)日: 2022-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN114622109A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余琨;儲(chǔ)鑫;付鎮(zhèn)地;宋覺敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/04
• 分類號(hào): C22C1/04;C22C23/04;B22F3/02;B22F3/10;B22F3/20;B22F9/08
• 代理公司: 長沙瀚頓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43223
• 代理人: 吳亮;朱敏

本發(fā)明提供一種快速凝固和擠壓成型制備醫(yī)用耐腐蝕鎂鋅錳合金的方法，包括如下步驟：配制Mg?Zn?Mn合金成分；熔煉；將鎂合金熔體倒入加熱的高純石墨漏包中；將漏包放置于氣體噴嘴上，鎂合金熔體從漏包的出液孔中流出，被氣體噴嘴產(chǎn)生的高速惰性混合氣體氣流沖散形成霧化顆粒，得到快速凝固的鎂合金粉末；篩分得到粒度為45?150μm的鎂合金粉末；將鎂合金粉末依次進(jìn)行冷等靜壓成型、低溫固相燒結(jié)、擠壓成型工藝，制備得到Mg?Zn?Mn過飽和固溶體單相合金。本發(fā)明提供的快速凝固和擠壓成型制備醫(yī)用耐腐蝕鎂鋅錳合金的方法，可提高鎂鋅錳合金的耐腐蝕性能，從而可改善其在液體環(huán)境中的降解行為和延長降解時(shí)間，制備得到的鎂鋅錳合金可用于醫(yī)用骨植入材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速凝固和擠壓成型制備醫(yī)用耐腐蝕鎂鋅錳合金的方法。

背景技術(shù)

隨著材料輕量化需求，鎂及鎂合金成為工業(yè)材料中綠色環(huán)保的輕質(zhì)高性能材料。鎂及鎂合金在航空航天、軌道交通、電子產(chǎn)品等各領(lǐng)域的材料輕量化上得到廣泛的應(yīng)用。而且，由于鎂及鎂合金具有優(yōu)良的生物相容性，在生物體液環(huán)境中的可降解性，因此可以作為醫(yī)用植入材料，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)作為可降解的金屬骨植入材料應(yīng)用于治療相關(guān)疾病。但是，鎂及鎂合金在各種應(yīng)用領(lǐng)域中使用時(shí)，都會(huì)遇到嚴(yán)重的腐蝕性問題。由于金屬鎂的活性高，受到使用環(huán)境影響時(shí)，會(huì)很快產(chǎn)生點(diǎn)狀腐蝕、絲狀腐蝕、電偶腐蝕等多種腐蝕情況，造成鎂及鎂合金的腐蝕損壞。通過添加合金元素和表面處理等技術(shù)有提高鎂合金耐腐蝕性能的效果，但是因?yàn)殒V的電極電位與其他合金元素相差較大，因此添加合金元素形成的合金相與鎂基體也會(huì)形成微區(qū)的原電池反應(yīng)，造成鎂基體內(nèi)部的迅速腐蝕。此外，作為醫(yī)用植入材料使用時(shí)，鎂本身的生物相容性已經(jīng)被認(rèn)可，但是很多添加的合金元素和雜質(zhì)元素，卻具有較明顯的生物毒性而不能被應(yīng)用于醫(yī)用植入材料以提高鎂合金的耐蝕性能，如典型的合金元素鋁，雖然可以有效提升鎂合金的耐蝕性，但是鋁具有明顯的生物毒性。

現(xiàn)有合金元素中，鋅是動(dòng)物體可接受且對(duì)骨骼生長有益的合金元素，在鎂基體中添加鋅可以有效提升鎂合金的力學(xué)性能，因此鋅是有益的醫(yī)用植入鎂合金的添加元素。在鎂合金熔煉過程中，最典型的鎳、鐵、銅三類雜質(zhì)元素會(huì)直接導(dǎo)致鎂的耐腐蝕性能下降，并且這些微量雜質(zhì)元素也因?yàn)樯锵嗳菪圆睿枰獜逆V基體中去除，而錳元素是有效去除這三種雜質(zhì)的添加劑。在熔煉過程中，錳會(huì)和鎂熔體中的鎳、鐵、銅形成密度較大化合物，錳和這些雜質(zhì)元素會(huì)一起沉淀在熔體底部，從而有效去除熔體中的各種金屬雜質(zhì)。

因此，針對(duì)醫(yī)用植入鎂合金中通過合金化方式改善性能、降低腐蝕的有效方法是添加鋅和錳兩種元素，鋅起到增強(qiáng)鎂基體、植入后促進(jìn)骨生長的效果，而錳起到去除雜質(zhì)、提升耐蝕性的效果。但是僅添加這兩種合金元素，還不足以將鎂合金的耐蝕性能提升到可以滿足醫(yī)用植入材料對(duì)降解時(shí)間足夠長的要求，因此，提升鎂鋅錳合金耐蝕性的制備方法非常關(guān)鍵。