一種多孔鎂合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合金材料的制備方法，具體涉及一種多孔鎂合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多孔鎂合金是工程材料中密度最小、比強(qiáng)度卻很高的金屬結(jié)構(gòu)材料，是超輕多孔金屬材料的理想基體。同時(shí)多孔鎂合金還有更好的阻尼性能和抗電磁屏蔽性能，易于回收的優(yōu)點(diǎn)。此外，鎂基體材料與致密骨的差異比鈦合金和不銹鋼小得多，具有更為優(yōu)越的生物相容性和生物力學(xué)相容性，具有其它金屬無可比擬的可降解特性，這些優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)致近年來多孔鎂合金在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域備受青睞。
[0003]由于鎂合金容易氧化、燃燒，導(dǎo)致多孔鎂合金的制備比較困難。文獻(xiàn)(劉忠斌、陳樂平、張銘顯.多孔泡沫鎂合金的研究進(jìn)展[J].中國(guó)材料科技與設(shè)備，2012(3): 1-3.)也綜述了多種制備多孔鎂合金的辦法，但均很難滿足醫(yī)療用多孔鎂合金的應(yīng)用要求。
[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所遇到的上述問題，提出一種更為簡(jiǎn)單、易行的多孔鎂合金制備辦法，以期促進(jìn)鎂合金的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種多孔鎂合金的制備方法，以解決制備過程中容易氧化、燃燒等問題。
[0006]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種多孔鎂合金的制備方法，包括如下步驟:
(1)將MgH2粉末與聚氧乙烯聚氧丙烯的丙酮溶液進(jìn)行混合，采用攪拌器在恒溫浴進(jìn)行攪拌13h?30h，所述恒溫浴的溫度控制在1 °C，所述MgH2占36?70%的體積分?jǐn)?shù)，并使用過濾篩子進(jìn)行過濾，獲得膠狀物質(zhì)，所述過濾篩子的孔徑為24?45μπι;所述MgH2的粉末直徑范圍為 10 ?102μηι;
(2)將步驟(1)獲得的膠狀物質(zhì)放置在一個(gè)注射容器中，通過恒溫浴使膠狀物質(zhì)的溫度保持在-2?-5°C;所述注射容器具有注射針孔，所述注射針孔直徑為100?500μπι;將所述注射容器安裝在一個(gè)3D自動(dòng)打印的設(shè)備;打印前讓所述注射容器內(nèi)的膠狀態(tài)物質(zhì)保持溫度至少40min;
(3)控制所述3D自動(dòng)打印設(shè)備，按照預(yù)先設(shè)定的圖案將注射容器中的膠狀物質(zhì)于常溫下打印在Si02玻璃基板上，獲得多孔鎂合金坯體；
(4)在室溫下靜置25h?30h;
(5)將玻璃基板與多孔鎂合金坯體一起放入真空爐中進(jìn)行加熱，升溫速率為1?3°C/min，升溫到180?200°C保溫30?60min，然后以升溫速率1?3°C/min升溫到400?500°C，保溫60?120min;
(6)隨爐冷卻，得到所需要的多孔鎂合金。
[0007]上述技術(shù)方案中，步驟(1)中，所述攪拌器為電磁攪拌器。
[0008]優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(5)中，所述真空爐中的真空度<133pa。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述MgH2的粉末平均直徑為22μπι?26μπι，優(yōu)選24μπι。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述聚氧乙烯聚氧丙烯的丙酮溶液的濃度以質(zhì)量百分比計(jì)為20%。
[0011]所述聚氧乙烯聚氧丙烯為共聚物，共聚物的分子量為100?105，優(yōu)選為102.13。
[0012]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明直接采用MgH2粉末與化學(xué)物質(zhì)混合調(diào)制形成類似牙膏狀的膠體，通過注射器的噴嘴打印形成所需要的多孔鎂合金坯體，再還原制備多孔鎂合金，可以有效避免常規(guī)方法需要解決鎂合金氧化和燃燒的問題，方法簡(jiǎn)單、容易控制。
[0013]2、本發(fā)明中使用的物質(zhì)和配料均比較便宜和容易獲得，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0014]3、本發(fā)明采用噴嘴打印的方法，制備的多孔鎂合金材料的形狀比較容易設(shè)計(jì)，同時(shí)，可以像鋼筆寫字一樣，方便設(shè)計(jì)各種不同形狀的孔徑，這是傳統(tǒng)制備方法無法實(shí)現(xiàn)或者說非常難于實(shí)現(xiàn)的，孔徑大小和孔壁的粗細(xì)還可以依據(jù)噴嘴直徑和掃描間距來設(shè)計(jì)。
【附圖說明】
[0015]圖1為實(shí)施例一中的制備多孔鎂合金的設(shè)備示意圖；
圖2為多孔鎂合金孔型的一種設(shè)計(jì)示意圖；
圖3為多孔鎂合金孔型的一種設(shè)計(jì)示意圖；
圖4為多孔鎂合金孔型的一種設(shè)計(jì)示意圖；
圖5為多孔鎂合金孔型的一種設(shè)計(jì)示意圖。
[0016]其中:1、Z軸升降機(jī)構(gòu)；2、恒溫裝置;3、打印材料儲(chǔ)存裝置;4、注射器噴嘴;5、多孔鎂合金毛坯;6、Χ_Υ工作臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例一:參見圖1所示，為本發(fā)明采用的制備多孔鎂合金的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，在設(shè)備基臺(tái)上設(shè)置有Χ-Υ工作臺(tái)6，打印出來的多孔鎂合金毛坯5位于Χ-Υ工作臺(tái)6上，打印頭部分設(shè)置在Ζ軸升降機(jī)構(gòu)1上，打印頭部分包括恒溫裝置2、打印材料儲(chǔ)存裝置3和注射器噴嘴LX-Y工作臺(tái)經(jīng)X軸平移機(jī)構(gòu)和Υ軸平移機(jī)構(gòu)使得打印的多孔鎂合金毛坯可以在平面內(nèi)移動(dòng)，使打印位置對(duì)準(zhǔn)注射器噴嘴(打印噴嘴)，從而實(shí)現(xiàn)打印。
[0018]實(shí)施例二:
采用實(shí)施例一中的設(shè)備制備多孔鎂合金，包括下列步驟:
(1)將MgH2化學(xué)純粉末與20%聚氧乙烯聚氧丙烯(分子式Η0.(C2H40)m.(C3H60)n.H，其中，m，n均21，且m，n均為質(zhì)數(shù)，基本分子量為102.13)進(jìn)行混合，采用電磁攪拌器在恒溫浴進(jìn)行攪拌13h，恒溫浴的溫度控制在l°C，MgH2占36%的體積分?jǐn)?shù)，并使用過濾篩子進(jìn)行過濾，過濾篩子孔徑為24μπι;其中MgH2粉末的平均直徑控制在24μπι;
(2)將過濾后的膠狀物質(zhì)放置在一個(gè)注射容器中，注射容器的針孔(噴嘴)直徑為100μm，注射容器安裝在一個(gè)3D自動(dòng)打印的設(shè)備上，例如可以采用實(shí)施例一所示的設(shè)備，注射容器放置在一個(gè)恒溫浴中，溫度設(shè)置在_2°C;打印前讓注射容器的溫度在此溫度范圍內(nèi)保持至少40min;
(3)編制打印程序，按照?qǐng)D2所示的形式于常溫在Si02玻璃基板上進(jìn)行打??；
(4)在室溫下靜置25h;
(5)放入真空爐中進(jìn)行加熱，真空度<133pa，升溫速率為l°C/min，升溫到180°C保溫30min，然后升溫到400°C，保溫60min，升溫速率l°C/min;然后隨爐冷卻；
(6)冷卻后得到所需要的多孔鎂合金。經(jīng)過測(cè)試孔徑為150μπι，孔隙率為70%，其彈性模量為 6.34GPa。
[0019]實(shí)施例三:
采用實(shí)施例一中的設(shè)備制備多孔鎂合金，包括下列步驟:
(1)將MgH2化學(xué)純粉末與20%聚氧乙烯聚氧丙烯(分子式H0.(C2H40)m.(C3H60)n.Η)進(jìn)行混合，采用電磁攪拌器在恒溫浴進(jìn)行攪拌13h，恒溫浴的溫度控制在l°C，MgH2占45%的體積分?jǐn)?shù)，并使用過濾篩子進(jìn)行過濾，過濾篩子孔徑為24μπι;其中MgH2粉末的平均直徑控制在24μηι；
(2)將過濾后的膠狀物質(zhì)放置在一個(gè)注射容器中，注射容器的針孔(噴嘴)直徑為150μm，注射容器安裝在一個(gè)3D自動(dòng)打印的設(shè)備上，例如可以采用實(shí)施例一所示的設(shè)備，注射容器放置在一個(gè)恒溫浴中，溫度設(shè)置在_3°C;打印