[发明专利]生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金的技术领域，具体说是一种生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金及其制备方法。

背景技术

自从在人体中应用可降解生物镁合金开始，镁合金生物材料的开发设计及应用就已成为研究的热点。镁合金材料与高分子聚合物材料相比，具有更好的承载能力和良好的生物相容性；而与传统金属硬组织植入材料相比，镁合金材料具有可降解吸收性能，不需要经过二次手术将植入材料摘除。

但是，与钛合金和钴-铬合金等金属材料相比，现有技术中的镁合金力学性能稍低，并且腐蚀速度过快，在使用过程中会因为承载能力不够和降解速度过快导致生物植入材料失效，因而影响了镁合金生物材料在临床医学领域的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金及其制备方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金，组分中含有Zn、Zr、Mn和Mg；各组分的质量百分含量为：Zn：1.5～5％；Zr：0.1～1.5％；Mn：0.1～3％；其余为Mg及不可避免的杂质。

本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金的制备方法，包括以下步骤：

A、按配比称量原料，上述原料采用高纯镁锭、高纯锌粒、Mg-30％Zr中间合金和Mg-10％Mn中间合金，通过真空感应炉对上述原料在氩气保护条件下进行熔炼，待上述原料都熔化后进行搅拌，浇铸成铸锭，除Mg、Zn、Zr、Mn之外，其余元素均以杂质形式存在；

B、将上述铸锭在410-430℃下进行10-15小时的均匀化退火处理；

C、将均匀化退火处理后的合金经过挤压机在挤压温度390-410℃、挤压速度8-15mm/s的条件下挤压成棒材；

D、将挤压后的棒材在160-180℃下进行10-15小时的人工时效强化处理。

所述的挤压机的挤压比根据所需材料的尺寸进行选定。

在熔炼前使用氩气洗炉至少2次。

人工时效强化处理方式为固溶处理加完全人工时效。

高纯镁锭中Mg≥99.99％，其余为杂质；高纯锌粒中Zn≥99.99％，其余为杂质；Mg-30％Zr中间合金中Zr含量为28-32％，杂质含量0.01％，余量为Mg；Mg-10％Mn中间合金中Mn含量为8-12％，杂质含量0.01％，余量为Mg。

本发明具有的优点和积极效果是:

本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金中，各组分的质量百分含量为：Zn：1.5～5％；Zr：0.1～1.5％；Mn：0.1～3％；其余为Mg及不可避免的杂质。本发明在镁合金中添加了对人体无害的合金元素，以确保合金在体内降解后对人体没有危害，同时改善了镁合金生物材料的力学性能和耐腐蚀性能，以避免生物植入材料的失效。本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金的制备方法实施简单，生产成本较低，在工业生产的基础上提高了产品的强度和耐蚀性，同时减小了合金需要时效提高力学性能的成本。

附图说明

图1是实施例1中的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金在制备过程中的铸态合金的金相示意图；

图2是实施例4中的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金在制备过程中的铸态合金的金相示意图；

图3是实施例1中的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金在制备过程中挤压时效态合金的金相示意图；

图4是实施例4中的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金在制备过程中挤压时效态合金的金相示意图；

图5是实施例1和4中的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金在制备过程中挤压时效态合金的在SBF中的极化曲线示意图。

具体实施方式

本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金，组分中含有Zn、Zr、Mn和Mg；各组分的质量百分含量为：Zn：1.5～5％；Zr：0.1～1.5％；Mn：0.1～3％；其余为Mg及不可避免的杂质。

本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金的制备方法，包括以下步骤：

A、按配比称量原料，上述原料采用高纯镁锭、高纯锌粒、Mg-30％Zr中间合金和Mg-10％Mn中间合金，通过真空感应炉对上述原料在氩气保护条件下进行熔炼，待上述原料都熔化后进行搅拌，浇铸成铸锭，除Mg、Zn、Zr、Mn之外，其余元素均以杂质形式存在；

B、将上述铸锭在410-430℃下进行10-15小时的均匀化退火处理；