[发明专利]一种耐腐蚀的铸造镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐腐蚀的铸造镁合金及其制备方法，成分为：1.0wt%的Yb，1.0～1.5wt%的Zr，其余为Mg及不可避免的杂质。本发明采用重稀土元素中原子半径较大的Yb和具有强过冷能力Zr对铸造纯镁进行改性，微量Yb和Zr添加可等轴细化铸态晶粒有效提升其力学和耐腐蚀性能。因此，本发明在组分和含量的综合作用下得到的铸造镁合金具有较好的强度、耐腐蚀性和生物相容性匹配，可作为医用可植入材料的备选。

技术领域

本发明涉及镁合金制备技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀的铸造镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金因其良好的生物相容性、可降解性，以及与人体骨骼相似的密度和弹性模量等特性，在生物医用可植入材料领域受到广泛关注。研究表明用镁合金制备的骨板植入人体后不仅无害，而且能促进骨细胞的生长，加速愈合进程。但镁合金过快的降解速率，往往导致其在服役期结束前便失去机械完整性。特别是对于具有不均匀柱状晶的铸造镁合金，其耐腐蚀性能会进一步恶化。同时，铸造镁合金强度偏低，很难适应植入物在承载性能方面的使用要求。这些缺点极大地限制了铸造镁合金在生物医用材料领域的深入推广和应用。因此，研究和开发高强度、耐腐蚀的可植入铸造镁合金是医用镁合金重要的研究方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐腐蚀的铸造镁合金及其制备方法，该铸造镁合金具有良好的强度和生物相容性。

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术中生产医用可植入铸造镁合金的技术劣势，提供一种成分和制备工艺简单、成本低廉的铸造镁合金材料及其制备方法。该合金微观组织为均匀的等轴晶粒，且在镁基体上弥散分布着富Zr粒子和含Yb的亚微米级析出相。特征在于其屈服强度＞100 MPa，腐蚀速率是相同状态纯镁的1/3~1/5。

本发明所述一种耐腐蚀的铸造镁合金及其制备方法，具体为：

将各原料预热至300~350 ℃，待坩埚温度达到500~520 ℃时加入预热均匀的纯镁，随后升温至750~770 ℃，待纯镁完全熔化后加入预热均匀的Zr源并搅拌5~10 min助熔，当炉温升至770~780 ℃时加入预热均匀的Mg-Yb合金并搅拌5~10 min助熔，随后将炉温设置到700~720 ºC静置保温20~30 min除渣后立即将金属液浇注到钢制水冷模具中得到铸造镁合金，熔炼全过程在气体保护下进行；

该铸造镁合金的成分为：Zr=1.0~1.5wt%，Yb=1.0wt%，其余为Mg；其微观组织为均匀的等轴晶粒，且在镁基体上弥散分布着富Zr粒子和含Yb的亚微米级析出相。

进一步，所述的一种耐腐蚀的铸造镁合金及其制备方法，特征在于其屈服强度＞100 MPa，腐蚀速率是相同状态纯镁的1/3~1/5。

进一步，所述的一种耐腐蚀的铸造镁合金及其制备方法，其特征在于所述合金中Mg、Yb、Zr以外的杂质元素总量不大于0.3wt%。

相比现有技术，本方法的有益效果在于：