[发明专利]一种抗菌钴基合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医用合金领域，涉及一种抗菌钴基合金及其制备方法。

背景技术

钴合金具有良好的力学性能、耐蚀性和生物相容性，又是所有金属材料中耐磨性能最好的，已成为常见的医用金属材料，更适合制备用于长期承载条件下的植入体，如关节植入体、血管支架、口腔种植体和冠体材料。但是合金中含有大量的镍元素，长期的使用过程中，就会有镍离子(Ni+)溶出，可能对部分敏感人群产生金属过敏症状。因此，减少或不含镍的钴合金有利于降低临床应用的过敏反应，相对于其他钴合金材料具有更大的优势。其中Co－20Cr-16W-10Ni钴合金，其化学成分重量分数为：Co，余量；Cr，19-21；W，14-18；Ni，9-11，其他微量元素包括：Fe，Si，C元素等。

另外，植入环境周围存在着大量的有害菌，这些菌就会在植入手术完成后，造成后续的植入体炎症或者感染。尽管在临床上，大量使用抗生素等药物可以很好地预防和消除炎症和感染的发生，但是仍然有植入后的感染，导致植入体松动甚至失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗菌性能优异的钴合金CoCrWCu，该抗菌合金的基体中均匀弥散分布着大量的铜相，使钴合金CoCrW既有良好的力学性能，又具有很好的抗菌性。

本发明的目的还在于提供一种生物相容性更加优异CoCrWCu合金，该合金采用Cu元素替代了CoCrWNi合金中的Ni元素，消除了Ni离子溶出可能造成的金属过敏，因此合金具有更好的生物相容性。具体技术方案如下：

一种抗菌钴基合金，该合金的各化学成分按重量百分数占比为，Cr：19％～21％；W：14％～18％；Cu：0.1％～10.0％；Co：余量；其中，Cu均匀弥散地分布在合金中。

一种抗菌钴基合金，该合金的各化学成分按重量百分数占比为，Cr：19％～21％；W：14％～18％；Cu：0.1％～10.0％；余量为Co和其他成分，其他成分为Fe、C、Si或Mn，其中单一成分占总成分的质量百分比不超过1％，其他成分的总含量占总成分的质量百分比不超为3％；其中，Cu成分均匀弥散地分布在合金中。

进一步地，其中Cu的重量百分比为0.5％～5.0％。

进一步地，其中Cu的重量百分比为1.0％～3.0％。

上述一种抗菌钴基合金的制备方法，在Co-20Cr-16W的基础上，添加Cu；其热处理工艺：在真空条件下，900～1050℃保温0.5～4小时，水冷至室温，然后在300～600℃保温0.5～8h，空冷至室温。

本发明的一种抗菌钴合金CoCrWCu，在真空炉中熔炼，然后浇铸、锻造或挤压成型，再经适当的抗菌处理，使得合金的Cu成分均匀弥散地分布在合金中。

本发明的有益效果为，本发明的Co-Cr-W-Cu合金中采用Cu成分替代Ni成分，不仅可以消除Ni成分带来的潜在过敏，而且可以赋予合金材料良好的力学性能、耐蚀性能和抗菌性能。因此，有望代替现在使用的CoCrWNi，应用于植入器械的制备中。

附图说明

图1为Co-0.1wt.％Cu的钴合金表面的平板金葡球菌计数照片；

图2为Co-2wt.％Cu的钴合金表面的平板金葡球菌计数照片。

具体实施方式

实施例

含有不同Cu含量的CoCrWCu合金在真空炉中熔炼，浇铸成坯后经热锻或挤压成棒材，合金成分为(重量百分数)：Co，余量；Cr，19-21；W，14-18；Cu，0.1-10，并采用抗菌热处理工艺对合金进行热处理，具体见表1。然后对合金的抗菌性能进行检测。

按照“JIS Z 2801-2000《抗菌加工制品－抗菌性试验方法和抗菌效果》等标准规定对本实施例的抗菌钛合金检测抗菌性能，具体为：分别取试验用菌液0.3mL滴加到对照样品(纯钛)、抗菌钛合金样品上。用灭菌镊子将覆盖膜分别覆在各个样品上，使菌液均匀接触样品，置于灭菌平皿中，放在恒温培养箱中37℃、对湿度90％以上条件下培养24h。取出已培养24h的样品，分别加入15mL洗脱液，反复清洗样品及覆盖膜，充分摇匀后，分别取0.1mL滴加到营养琼脂培养基，每个样品做三个平行样，并用灭菌三角耙涂匀，置于37℃恒温箱中培养48h后按照GB/T 4789.2的方法进行活菌计数。根据下述公式计算抗菌钛合金对常见细菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)作用后的杀菌率：