[发明专利]一种Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金领域，涉及一种镁基合金，特别涉及一种Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金及其制备方法。

背景技术

近年来，镁合金作为骨科植入材料受到广泛关注。镁合金作为骨科植入材料具有密度和弹性模量与人骨相近、比强度和比刚度高、可生物降解等优点。然而，目前研究较多的医用镁合金通常源于工业镁合金（如AZ31，AZ91，WE43，LAE442等），大都含有Al和/或稀土元素,生物相容性差，合金中Al对人体健康有害，而稀土对人体健康的影响也存在争议。因此，有必要开发一种新型无毒可降解镁合金。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无毒可生物降解的镁合金，本发明还提供一种制备所述镁合金的方法。

为达到上述目的，本发明提供一种Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金，按质量计由以下组分组成：Zn：0.01～8%；Sr：0.01～2%；Ca：0.01～2%；其余为Mg。

进一步，所述镁合金按质量计由以下组分组成：Zn：1-3%；Sr：0.2-1%；Ca：0.2-0.5%；其余为Mg。

进一步，所述镁合金按质量计由以下组分组成：Zn：1%；Sr：0.5%；Ca：0.5%；其余为Mg。

本发明还提供另一种Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金，按质量计由以下组分组成：Zn：0.01～8%；Sr：0.01～2%；Ca：0.01～2%；Mn：≤1%；其余为Mg。

进一步，所述镁合金按质量计由以下组分组成：Zn：1%；Sr：0.2%；Ca：0.2%；Mn：1%；其余为Mg。

本发明制备所述Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金的方法，包括以下步骤：

1）原料准备：选取纯镁、纯锌、纯锶和镁钙中间合金；

2）熔炼：将所选原材料加热到720-760℃并保温熔炼得镁合金熔体；

3）浇铸：将镁合金熔体浇铸到250-350℃预热后的模具中，冷却得镁合金铸锭；

4）均匀化处理：将镁合金铸锭加热到300-420℃保温10-24小时后水冷淬火；

5）挤压加工：300-380℃预热挤压加工步骤4）的镁合金铸锭，然后在预热温度下挤压，挤压时挤压速度为0.5～3.0m/min，挤压比为10-80:1。

本发明还提供另一种制备所述Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金的方法，包括以下步骤：

1）原料准备：选取纯镁、纯锌、纯锶、镁钙中间合金和镁锰中间合金；

2）熔炼：将所选原材料加热到720-760℃并保温熔炼得镁合金熔体；

3）浇铸：将镁合金熔体浇铸到250-350℃预热后的模具中，冷却得镁合金铸锭；

4）均匀化处理：将镁合金铸锭加热到300-420℃保温10-24小时后水冷淬火；

5）挤压加工：300-380℃预热挤压加工步骤4）的镁合金铸锭，然后在预热温度下挤压，挤压时挤压速度为0.5～3.0m/min，挤压比为10-80:1。

进一步，熔炼和浇铸步骤在SF₆和CO₂混合气体保护下进行。

本发明的有益效果在于：

1.本发明Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金可被人体降解吸收，合金中的锌、钙、锶和锰均为人体必需元素，该系镁合金生物相容性好。

2.本发明Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金具有优异的综合性能，锌、锶和锰可以改善镁合金的耐腐蚀性，锶还可促进骨的生长，抑制骨的吸收，加速骨的愈合。

3.本发明通过合理的设计合金成分及挤压加工工艺，所制得的Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金的降解速度和力学性能可调，可作骨板、骨钉等骨科外固定材料及骨缺损修复材料使用。

4.本发明Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金不含稀土元素和贵金属元素如锆等，成本低。

5.本发明Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金变形处理后的综合力学性能优异，还可作为工业结构材料使用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为实施例1-4所制备镁合金的应力应变曲线。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1：

本实施例制备Mg-Zn-Sr-Ca系镁合金的方法，包括以下步骤：