本发明涉及合金材料
技术领域：
，特别涉及一种钴铬合金生物材料及其制备方法。
背景技术：
：随着现代科技的不断发展，医疗水平也越来越发达，生物材料作为生命科学研究最重要的一个领域，人体大多数器官都可以被人造器官等植入生物体内的医疗器具所替代，如人体的骨骼、心脏起搏器等人体硬组织可以用金属钛合金、铬合金替代。由于植入生物体内的医疗器具、合金或与生物体表面直接接触，因此，要求这些医疗器具具有高耐腐蚀性和生物相容性。另外，当这些医疗器具作为人工关节材料时，要求其具有高强度和高耐磨性，并且还要求材料具有更高的使用寿命，避免频繁更换对活体组织造成伤害。astmf90合金的由于具有上述优异特性，被广泛应用在大动脉支架、冠状动脉支架、胆管用支架等极细血管用支架材料。但是，astmf90合金含有大量的ni，而ni的存在会引起生物毒性，在用作生物植入体时，日渐析出的ni会引起严重的过敏，难以确保合金的性能，因而不含ni的合金材料被研发，申请号为201310062930.5的中国专利公布了一种生物体用co基合金及支架，该生物体用co基合金为co-cr-w-fe类生物体用co基合金。所述合金由cr：w：fe：余量为co和不可避免的杂质的组成。该专利所记载的为一种无镍钴基合金，由于其具有良好的弹性模量、生物相容性及良好加工性能，被认为是支架材料理想材料。但是通过铸造制备的该合金表面晶粒较粗大力学性能及耐磨性较低，难以保证合金作为人工关节及手术器械材料要求的高硬度和高耐磨性的特性，以及难以确保合金的使用寿命。因此，如何提供一种高性能且具有更长使用寿命的钴铬合金材料是本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供了一种钴铬合金生物材料及其制备方法，通过改善合金材料的组成和制备工艺，有效提升合金材料的性能和使用寿命，提升生物相容性。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种钴铬合金生物材料，以重量百分比计算，包括以下组分：mocrsizro2fecn余量为co。优选的，以重量百分比计算，包括以下组分：mocrsizro2fecn余量为co。优选的，以重量百分比计算，包括以下组分：mo26％，cr14.5％，si3.5％，zro22.0％，fe0.9％，c0.5％，n0.3％，余量为co。优选的，所述zro2的平均粒径为上述优选技术方案的有益效果是：平均粒径小于0.05mm会导致喷射材料质轻，难以对合金表面进行充分的处理，而平均粒径大于1.0mm会延长表面处理时间，严重降低处理效率。优选的，所述zro2的维氏硬度上述优选技术方案的有益效果是：维氏硬度小于500，难以在一定的深度范围内引起足够的相变，而维氏硬度大于1200则会导致表面粗糙度增大，易于产生裂纹，难以满足使用需求。本发明还提供了一种如上技术方案所述的钴铬合金生物材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按重量比例称取原材料，之后将co、mo、cr、si、fe、c、n进行混合熔炼，均匀化后按生物需求浇注成型；(2)在所述步骤(1)中浇注成型且未冷却的制品表面喷涂zro2，然后自然冷却即得钴铬合金生物材料。优选的，所述步骤(1)中喷涂zro2的材料密度为上述优选技术方案的有益效果是：材料的密度小于1g/cm3的喷涂材料，密度低导致强度弱，难以对材料进行改性使其相变至一定深度，而材料的密度大于10g/cm3则会导致表面粗糙度变大，易于发生裂纹断裂，难以满足使用需求。优选的，所述步骤(2)中的喷涂采用气压喷涂，喷涂压力为上述优选技术方案的有益效果是：喷射压力小于0.1mpa难以达到良好的喷射附着效果，大于0.5mpa容易导致改性后的硬度过大，影响韧性。优选的，所述步骤(2)中得到的钴铬合金生物材料表面粗糙度≤10μm。上述优选技术方案的有益效果是：表面粗糙度为10μm以上时，用于生物材料需要进行抛光，不仅处理效率低，而且在抛光过程中还会对外喷射层进行磨损，影响合金品质。经由上述技术方案，与现有技术相比，本发明提供了一种钴铬合金生物材料及其制备方法，改进了合金材料的组成，其中以铬钴目为主体合金，控制硅的加入量，确保合金的耐磨性和耐腐蚀性，同时不影响合金韧性；采用铁取代传统的镍元素，提升合金的机械性能；碳元素形成的碳化物和氮元素形成的氮化物弥散分布在合金基体内，表现出良好的生物相容性，而且有效提升合金的弹性模量和拉伸强度及耐磨性；而在合金表面喷涂氧化锆，由于氧化锆的热导率低，故在表面形成热导率低的喷涂层，热应力集中在合金最外层，在喷涂层的覆盖下，表层发生相变，使合金的表面附近选择性地转变为ε相，提升合金表面的强度同时维持合金内部韧性，使得该材料表面更耐磨，进而确保其具有较高的使用寿命。具体实施方式下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下述实施例中，zro2的平均粒径为维氏硬度密度为实施例1一种钴铬合金生物材料，以重量百分比计算，包括以下组分：mo22.0％，cr18.5％，si2.0％，zro23.0％，fe0.5％，c0.6％，n0.2％，co53.2％。实施例2一种钴铬合金生物材料，以重量百分比计算，包括以下组分：mo28.0％，cr7.5％，si4.0％，zro21.0％，fe1.2％，c0.3％，n0.3％，co57.7％。实施例3一种钴铬合金生物材料，以重量百分比计算，包括以下组分：mo24.0％，cr16.5％，si3.0％，zro22.2％，fe0.7％，c0.5％，n0.2％，co62.9％。实施例4一种钴铬合金生物材料，以重量百分比计算，包括以下组分：mo27.0％，cr9.5％，si3.8％，zro21.8％，fe1.0％，c0.4％，n0.3％，co56.2％。实施例5一种钴铬合金生物材料，以重量百分比计算，包括以下组分：mo26.0％，cr14.5％，si3.5％，zro22.0％，fe0.9％，c0.5％，n0.3％，co52.3％。实施例1-5的合金材料均采用以下工艺制备：(1)按重量比例称取原材料，之后将co、mo、cr、si、fe、c、n进行混合熔炼，均匀化后按生物需求浇注成型；(2)在所述步骤(1)中浇注成型且未冷却的制品表面喷涂zro2，其中喷涂压力为然后自然冷却即得表面粗糙度小于10μm的钴铬合金生物材料。对上述实施例1-5所制得的材料进行测试，结果如下：0.2％屈服强度/mpa表面硬度(hv)拉伸强度/mpa实施例19655311405实施例29575331411实施例39715291384实施例49775271398实施例59805351420上述测试结果可以表明，采用本发明技术方案制得的生物合金材料，具有良好的机械性能，并且通过氧化锆表面喷涂改性，使表面硬度大大提升，满足生物使用需求，有效延长使用寿命，降低更换频率，具有较高的实际应用价值。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12