生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn鎂合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及合金的技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從在人體中應(yīng)用可降解生物儀合金開(kāi)始，儀合金生物材料的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及應(yīng)用就 已成為研究的熱點(diǎn)。儀合金材料與高分子聚合物材料相比，具有更好的承載能力和良好的 生物相容性；而與傳統(tǒng)金屬硬組織植入材料相比，儀合金材料具有可降解吸收性能，不需要 經(jīng)過(guò)二次手術(shù)將植入材料摘除。
[0003] 但是，與鐵合金和鉆-銘合金等金屬材料相比，現(xiàn)有技術(shù)中的儀合金力學(xué)性能稍 低，并且腐蝕速度過(guò)快，在使用過(guò)程中會(huì)因?yàn)槌休d能力不夠和降解速度過(guò)快導(dǎo)致生物植入 材料失效，因而影響了儀合金生物材料在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金及其制備方 法。
[0005] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：
[0006] 本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金，組分中含有化、Zr、Μη和Mg;各組分的質(zhì) 量百分含量為：Zn:1. 5~5%;Zr:0. 1~1. 5%;Mn:0. 1~3%;其余為Mg及不可避免的 雜質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-化-Zr-Mn儀合金的制備方法，包括W下步驟：
[0008]A、按配比稱(chēng)量原料，上述原料采用高純儀錠、高純鋒粒、Mg-30 %Zr中間合金和 Mg-10%Μη中間合金，通過(guò)真空感應(yīng)爐對(duì)上述原料在氣氣保護(hù)條件下進(jìn)行烙煉，待上述原 料都烙化后進(jìn)行攬拌，誘鑄成鑄錠，除Mg、Ζη、Zr、Μη之外，其余元素均W雜質(zhì)形式存在；
[0009]Β、將上述鑄錠在410-430°C下進(jìn)行10-15小時(shí)的均勻化退火處理；
[0010]C、將均勻化退火處理后的合金經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)在擠壓溫度390-410°C、擠壓速度 8-15mm/s的條件下擠壓成棒材；
[0011]D、將擠壓后的棒材在160-180°C下進(jìn)行10-15小時(shí)的人工時(shí)效強(qiáng)化處理。
[0012] 所述的擠壓機(jī)的擠壓比根據(jù)所需材料的尺寸進(jìn)行選定。
[0013] 在烙煉前使用氣氣洗爐至少2次。
[0014] 人工時(shí)效強(qiáng)化處理方式為固溶處理加完全人工時(shí)效。
[0015]高純儀錠中Mg> 99. 99 %，其余為雜質(zhì)；高純鋒粒中化> 99. 99%，其余為雜質(zhì)； Mg-30 %Zr中間合金中Zr含量為28-32 %，雜質(zhì)含量0.01 %，余量為Mg;Mg-10 %Μη中間 合金中Μη含量為8-12%，雜質(zhì)含量0. 01 %，余量為Mg。
[0016] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0017] 本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金中，各組分的質(zhì)量百分含量為：Zn:1. 5~ 5%社：0. 1~1.5%;Mn:0. 1~3%;其余為Mg及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明在儀合金中 添加了對(duì)人體無(wú)害的合金元素，W確保合金在體內(nèi)降解后對(duì)人體沒(méi)有危害，同時(shí)改善了儀 合金生物材料的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，W避免生物植入材料的失效。本發(fā)明的生物醫(yī)用 Mg-化-Zr-Mn儀合金的制備方法實(shí)施簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低，在工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)上提高了產(chǎn)品 的強(qiáng)度和耐蝕性，同時(shí)減小了合金需要時(shí)效提高力學(xué)性能的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是實(shí)施例1中的生物醫(yī)用Mg-化-Zr-Mn儀合金在制備過(guò)程中的鑄態(tài)合金的金 相不意圖；
[0019] 圖2是實(shí)施例4中的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金在制備過(guò)程中的鑄態(tài)合金的金 相不意圖；
[0020] 圖3是實(shí)施例1中的生物醫(yī)用Mg-化-Zr-Mn儀合金在制備過(guò)程中擠壓時(shí)效態(tài)合金 的金相不意圖；
[0021] 圖4是實(shí)施例4中的生物醫(yī)用Mg-化-Zr-Mn儀合金在制備過(guò)程中擠壓時(shí)效態(tài)合金 的金相不意圖；
[002引 圖5是實(shí)施例1和4中的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金在制備過(guò)程中擠壓時(shí)效態(tài) 合金的在SBF中的極化曲線(xiàn)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金，組分中含有化、Zr、Mn和Mg;各組分的質(zhì) 量百分含量為：Zn:1. 5~5%;Zr:0. 1~1. 5%;Mn:0. 1~3%;其余為Mg及不可避免的 雜質(zhì)。
[0024] 本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-化-Zr-Mn儀合金的制備方法，包括W下步驟：
[00巧]A、按配比稱(chēng)量原料，上述原料采用高純儀錠、高純鋒粒、Mg-30 %Zr中間合金和Mg-10 %Μη中間合金，通過(guò)真空感應(yīng)爐對(duì)上述原料在氣氣保護(hù)條件下進(jìn)行烙煉，待上述原 料都烙化后進(jìn)行攬拌，誘鑄成鑄錠，除Mg、Ζη、Zr、Μη之外，其余元素均W雜質(zhì)形式存在；
[0026]Β、將上述鑄錠在410-430°C下進(jìn)行10-15小時(shí)的均勻化退火處理；
[0027]C、將均勻化退火處理后的合金經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)在擠壓溫度390-410°C、擠壓速度 8-15mm/s的條件下擠壓成棒材；
[0028]D、將擠壓后的棒材在160-180°C下進(jìn)行10-15小時(shí)的人工時(shí)效強(qiáng)化處理。
[0029] 擠壓機(jī)的擠壓比根據(jù)所需材料的尺寸進(jìn)行選定。
[0030] 人工時(shí)效強(qiáng)化處理方式為固溶處理加完全人工時(shí)效。
[0031]高純儀錠中Mg> 99. 99 %，其余為雜質(zhì)；高純鋒粒中化> 99. 99%，其余為雜質(zhì)； Mg-30 %Zr中間合金中Zr含量為28-32 %，雜質(zhì)含量0.01 %，余量為Mg;Mg-10 %Μη中間 合金中Μη含量為8-12%，雜質(zhì)含量0. 01 %，余量為Mg。
[0032]W下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0033] 實(shí)施例1:
[0034] 本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-化-Zr-Mn儀合金的制備方法，包括W下步驟：
[0035]A、通過(guò)真空感應(yīng)爐對(duì)高純儀錠（Mg:99. 995%，其余為雜質(zhì)）、高純鋒粒狂η: 99. 991 %，其余為雜質(zhì)）、Mg-30 %Zr中間合金狂r:28 %，雜質(zhì)含量0. 01 %，余量為Mg)和Mg-10 %Μη中間合金（Μη:8 %，雜質(zhì)含量0. 01%，余量為Mg)在氣氣保護(hù)條件下進(jìn)行烙煉， 待上述原料都烙化后進(jìn)行攬拌，誘鑄成鑄錠。另外，除Mg、Zn、Zr、Μη等主要元素，其余元素 均W雜質(zhì)形式存在；
[0036]Β、將上述鑄錠在410°C下進(jìn)行10小時(shí)的均勻化退火處理；
[0037] C、將均勻化退火處理后的合金經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)在擠壓溫度410°C、擠壓速度lOmm/s的 條件下擠壓成棒材，擠壓機(jī)的擠壓比為56:1;
[0038]D、將擠壓后的棒材在160°C下進(jìn)行10小時(shí)的固溶處理加完全人工時(shí)效處理，即T6 處理。
[0039] 所得本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金中各組分的質(zhì)量百分含量為：Zn: 2. 8%;Zr:0.7%;Mn:1.5%;雜質(zhì)總量 0.15%，其余為Mg。
[0040] 實(shí)施例2:
[00川本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金的制備方法，包括W下步驟：
[0042]A、通過(guò)真空感應(yīng)爐對(duì)高純儀錠（Mg:99. 992%，其余為雜質(zhì)）、高純鋒粒狂η: 99. 992%，其余為雜質(zhì)）、Mg-30%Zr中間合金狂r:30%，雜質(zhì)含量0.01%，余量為Mg)和 Mg-10%Μη中間合金（Μη:8%，雜質(zhì)含量0. 01%，余量為Mg)在氣氣保護(hù)條件下進(jìn)行烙煉， 待上述原料都烙化后進(jìn)行攬拌，誘鑄成鑄錠。另外，除Mg、Zn、Zr、Μη等主要元素，其余元素 均W雜質(zhì)形式存在；
[0043]Β、將上述鑄錠在410°C下進(jìn)行10小時(shí)的均勻化退火處理；
[0044] C、將均勻化退火處理后的合金經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)在擠壓溫度410°C、擠壓速度lOmm/s的 條件下擠壓成棒材，擠壓機(jī)的擠壓比為56:1;
[0045]D、將擠壓后的棒材在160°C下進(jìn)行10小時(shí)的固溶處理加完全人工時(shí)效處理，即T6 處理。
[0046] 所得本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金中各組分的質(zhì)量百分含量為：Zn: 1. 5%;Zr:0. 1%;Mn:0. 3%;雜質(zhì)總量 0. 15%，其余為Mg。
[0047] 實(shí)施例3:
[004引本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金的制備方法，包括W下步驟：
[0049]A、通過(guò)真空感應(yīng)爐對(duì)高純儀錠（Mg:99. 99%，其余為雜質(zhì)）、高純鋒粒狂η: 99. 99%，其余為雜質(zhì)）、Mg-30%Zr中間合金狂r:30%，雜質(zhì)含量0.01%，余量為Mg)和 Mg-10%Μη中間合金（Μη:12%，雜質(zhì)含量0. 01%，余量為Mg)在氣氣保護(hù)條件下進(jìn)行烙煉， 待上述原料都烙化后進(jìn)行攬拌，誘鑄成鑄錠。另外，除Mg、Zn、Zr、Μη等主要元素，其余元素 均W雜質(zhì)形式存在；
[0050]Β、將上述鑄錠在410°C下進(jìn)行10小時(shí)的均勻化退火處理；
[0051] C、將均勻化退火處理后的合金經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)在擠壓溫度410°C、擠壓速度lOmm/s的 條件下擠壓成棒材，擠壓機(jī)的擠壓比為56:1;
[0052]D、將擠壓后的棒材在160°C下進(jìn)行10小時(shí)的固溶處理加完全人工時(shí)效處理，即T6 處理。
[0053] 所得本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金中各組分的質(zhì)量百分含量為：Zn: 5%;Zr:1.8%;Mn:2. 5%;雜質(zhì)總量 0.15%，其余為Mg。
[0054]實(shí)施例4 :
[00巧]本發(fā)明的生物醫(yī)用Mg-化-Zr-Mn儀合金的制備方法，包括W下步驟：
[0056]A、通過(guò)真空感應(yīng)爐對(duì)高純儀錠（Mg:99. 992%，其余為雜質(zhì)）、高純鋒?？瘭? 99. 995%，其余為雜質(zhì)）、Mg-30%Zr中間合金狂r:29%，雜質(zhì)含量0. 01%，余量為Mg)和 Mg-10 %Μη中間合金（Μη:11%，雜質(zhì)含量0.001%，余量為Mg)在氣氣保護(hù)條件下進(jìn)行烙 煉，待上述原料都烙化后進(jìn)行攬拌