[发明专利]医用铁基非晶材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及以铁作主要成分的非晶态合金，具体地说是医用铁基非晶材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着临床上医用金属材料应用范围的扩大，这类材料的一些缺点逐渐显现出来，主要在生物相容性、完全无毒性和材料成本较高方面都存在一定的缺陷。因此研发新型的具有优异生物活性、完全无毒性和价格低廉的医用金属材料具有重大的研究意义和宽广的应用前景。

现有技术中，医用金属材料大多是钛合金。CN101560685公开了“一种钛合金表面制备生物活性涂层的方法”，采用在钛合金表面用微弧氧化和碱热处理的工序制备生物活性涂层，然后在模拟体液中浸泡才能生成羟基磷灰石。CN102068717A披露的“一种生物活性复合材料的制备方法”，采用粉末冶金烧结、微弧氧化处理和在高压釜中做二次氧化处理的方法，制得具有较强的生物活性的复合材料。钛合金作为生物材料的制备工艺操作复杂，质量不易控制，且原材料价格昂贵，成本较高。

铁元素在地壳当中的含量丰富，是最常用的金属元素之一。铁不仅具有优异的力学性能，而且对人体完全无毒，是人体必需的元素之一。铁基非晶材料还具有优异的生物活性，且制备工艺简便，因而在医用金属材料方面具有很好的发展前景。

然而，现有技术还没有医用铁基非晶材料。CN101492794公开了“铁基非晶态合金材料及其用途”，该材料的组成以原子比表示满足下式：Fe_{100-a-b-c-d-e}Ni_aCr_bP_cT_dD_e，该材料被用于喷涂、制备磁粉芯、吸波材料、磁敏元件和力敏元件。CN101509106公开了“一种铁基非晶态合金材料及其制备方法”，包括如下重量份的化学成分：Fe：91.0-93.5；Si：5.2-6.6；B：2.5-3.3；Cr：0.05-0.25；Cu：0.010-0.030；C：0.05-0.20，主要用于制备变压器的铁芯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供医用铁基非晶材料的制备方法，克服了现有钛合金作为生物材料的制备工艺操作复杂，质量不易控制，且原材料价格昂贵，成本较高的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：医用铁基非晶材料的制备方法，步骤是：

第一步，配备原料

依据目标合金（Fe₇₅Si₁₀B₁₅）₉₈Nb₂中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒、硅粒、硼粒和铌块，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；

第二步，熔炼制备Fe-Si-B-Nb合金铸锭

将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从30A逐步加大到180A～250A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为38～42秒，随炉冷却，得到Fe-Si-B-Nb合金铸锭，该Fe-Si-B-Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B的合金；

第三步，制备Fe-Si-B-Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用

将第二步中制得的Fe-Si-B-Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe-Si-B-Nb合金铸锭加热到1400～1600℃熔化，在真空度为6.0×10^-4Pa～8.0×10^-4Pa、甩带速度为39m/s～45m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe-Si-B-Nb合金吹铸形成（Fe₇₅Si₁₀B₁₅）₉₈Nb₂非晶合金条带，制得的（Fe₇₅Si₁₀B₁₅）₉₈Nb₂非晶合金条带的长度为100～300cm，宽度为1～2mm，厚度为25～35μm，作为医用铁基非晶材料备用。