生物医用Mg-Zn-Zr-Mn镁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及合金的技术领域，具体说是一种生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 自从在人体中应用可降解生物儀合金开始，儀合金生物材料的开发设计及应用就 已成为研究的热点。儀合金材料与高分子聚合物材料相比，具有更好的承载能力和良好的 生物相容性；而与传统金属硬组织植入材料相比，儀合金材料具有可降解吸收性能，不需要 经过二次手术将植入材料摘除。
[0003] 但是，与铁合金和钻-铭合金等金属材料相比，现有技术中的儀合金力学性能稍 低，并且腐蚀速度过快，在使用过程中会因为承载能力不够和降解速度过快导致生物植入 材料失效，因而影响了儀合金生物材料在临床医学领域的应用。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金及其制备方 法。
[0005] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
[0006] 本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金，组分中含有化、Zr、Μη和Mg;各组分的质 量百分含量为：Zn:1. 5~5%;Zr:0. 1~1. 5%;Mn:0. 1~3%;其余为Mg及不可避免的 杂质。
[0007] 本发明的生物医用Mg-化-Zr-Mn儀合金的制备方法，包括W下步骤：
[0008]A、按配比称量原料，上述原料采用高纯儀锭、高纯锋粒、Mg-30 %Zr中间合金和 Mg-10%Μη中间合金，通过真空感应炉对上述原料在氣气保护条件下进行烙炼，待上述原 料都烙化后进行揽拌，诱铸成铸锭，除Mg、Ζη、Zr、Μη之外，其余元素均W杂质形式存在；
[0009]Β、将上述铸锭在410-430°C下进行10-15小时的均匀化退火处理；
[0010]C、将均匀化退火处理后的合金经过挤压机在挤压溫度390-410°C、挤压速度 8-15mm/s的条件下挤压成棒材；
[0011]D、将挤压后的棒材在160-180°C下进行10-15小时的人工时效强化处理。
[0012] 所述的挤压机的挤压比根据所需材料的尺寸进行选定。
[0013] 在烙炼前使用氣气洗炉至少2次。
[0014] 人工时效强化处理方式为固溶处理加完全人工时效。
[0015]高纯儀锭中Mg> 99. 99 %，其余为杂质；高纯锋粒中化> 99. 99%，其余为杂质； Mg-30 %Zr中间合金中Zr含量为28-32 %，杂质含量0.01 %，余量为Mg;Mg-10 %Μη中间 合金中Μη含量为8-12%，杂质含量0. 01 %，余量为Mg。
[0016] 本发明具有的优点和积极效果是：
[0017] 本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金中，各组分的质量百分含量为：Zn:1. 5~ 5%社：0. 1~1.5%;Mn:0. 1~3%;其余为Mg及不可避免的杂质。本发明在儀合金中 添加了对人体无害的合金元素，W确保合金在体内降解后对人体没有危害，同时改善了儀 合金生物材料的力学性能和耐腐蚀性能，W避免生物植入材料的失效。本发明的生物医用 Mg-化-Zr-Mn儀合金的制备方法实施简单，生产成本较低，在工业生产的基础上提高了产品 的强度和耐蚀性，同时减小了合金需要时效提高力学性能的成本。
【附图说明】
[0018] 图1是实施例1中的生物医用Mg-化-Zr-Mn儀合金在制备过程中的铸态合金的金 相不意图；
[0019] 图2是实施例4中的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金在制备过程中的铸态合金的金 相不意图；
[0020] 图3是实施例1中的生物医用Mg-化-Zr-Mn儀合金在制备过程中挤压时效态合金 的金相不意图；
[0021] 图4是实施例4中的生物医用Mg-化-Zr-Mn儀合金在制备过程中挤压时效态合金 的金相不意图；
[002引 图5是实施例1和4中的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金在制备过程中挤压时效态 合金的在SBF中的极化曲线示意图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金，组分中含有化、Zr、Mn和Mg;各组分的质 量百分含量为：Zn:1. 5~5%;Zr:0. 1~1. 5%;Mn:0. 1~3%;其余为Mg及不可避免的 杂质。
[0024] 本发明的生物医用Mg-化-Zr-Mn儀合金的制备方法，包括W下步骤：
[00巧]A、按配比称量原料，上述原料采用高纯儀锭、高纯锋粒、Mg-30 %Zr中间合金和Mg-10 %Μη中间合金，通过真空感应炉对上述原料在氣气保护条件下进行烙炼，待上述原 料都烙化后进行揽拌，诱铸成铸锭，除Mg、Ζη、Zr、Μη之外，其余元素均W杂质形式存在；
[0026]Β、将上述铸锭在410-430°C下进行10-15小时的均匀化退火处理；
[0027]C、将均匀化退火处理后的合金经过挤压机在挤压溫度390-410°C、挤压速度 8-15mm/s的条件下挤压成棒材；
[0028]D、将挤压后的棒材在160-180°C下进行10-15小时的人工时效强化处理。
[0029] 挤压机的挤压比根据所需材料的尺寸进行选定。
[0030] 人工时效强化处理方式为固溶处理加完全人工时效。
[0031]高纯儀锭中Mg> 99. 99 %，其余为杂质；高纯锋粒中化> 99. 99%，其余为杂质； Mg-30 %Zr中间合金中Zr含量为28-32 %，杂质含量0.01 %，余量为Mg;Mg-10 %Μη中间 合金中Μη含量为8-12%，杂质含量0. 01 %，余量为Mg。
[0032]W下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0033] 实施例1:
[0034] 本发明的生物医用Mg-化-Zr-Mn儀合金的制备方法，包括W下步骤：
[0035]A、通过真空感应炉对高纯儀锭（Mg:99. 995%，其余为杂质）、高纯锋粒狂η: 99. 991 %，其余为杂质）、Mg-30 %Zr中间合金狂r:28 %，杂质含量0. 01 %，余量为Mg)和Mg-10 %Μη中间合金（Μη:8 %，杂质含量0. 01%，余量为Mg)在氣气保护条件下进行烙炼， 待上述原料都烙化后进行揽拌，诱铸成铸锭。另外，除Mg、Zn、Zr、Μη等主要元素，其余元素 均W杂质形式存在；
[0036]Β、将上述铸锭在410°C下进行10小时的均匀化退火处理；
[0037] C、将均匀化退火处理后的合金经过挤压机在挤压溫度410°C、挤压速度lOmm/s的 条件下挤压成棒材，挤压机的挤压比为56:1;
[0038]D、将挤压后的棒材在160°C下进行10小时的固溶处理加完全人工时效处理，即T6 处理。
[0039] 所得本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金中各组分的质量百分含量为：Zn: 2. 8%;Zr:0.7%;Mn:1.5%;杂质总量 0.15%，其余为Mg。
[0040] 实施例2:
[00川本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金的制备方法，包括W下步骤：
[0042]A、通过真空感应炉对高纯儀锭（Mg:99. 992%，其余为杂质）、高纯锋粒狂η: 99. 992%，其余为杂质）、Mg-30%Zr中间合金狂r:30%，杂质含量0.01%，余量为Mg)和 Mg-10%Μη中间合金（Μη:8%，杂质含量0. 01%，余量为Mg)在氣气保护条件下进行烙炼， 待上述原料都烙化后进行揽拌，诱铸成铸锭。另外，除Mg、Zn、Zr、Μη等主要元素，其余元素 均W杂质形式存在；
[0043]Β、将上述铸锭在410°C下进行10小时的均匀化退火处理；
[0044] C、将均匀化退火处理后的合金经过挤压机在挤压溫度410°C、挤压速度lOmm/s的 条件下挤压成棒材，挤压机的挤压比为56:1;
[0045]D、将挤压后的棒材在160°C下进行10小时的固溶处理加完全人工时效处理，即T6 处理。
[0046] 所得本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金中各组分的质量百分含量为：Zn: 1. 5%;Zr:0. 1%;Mn:0. 3%;杂质总量 0. 15%，其余为Mg。
[0047] 实施例3:
[004引本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金的制备方法，包括W下步骤：
[0049]A、通过真空感应炉对高纯儀锭（Mg:99. 99%，其余为杂质）、高纯锋粒狂η: 99. 99%，其余为杂质）、Mg-30%Zr中间合金狂r:30%，杂质含量0.01%，余量为Mg)和 Mg-10%Μη中间合金（Μη:12%，杂质含量0. 01%，余量为Mg)在氣气保护条件下进行烙炼， 待上述原料都烙化后进行揽拌，诱铸成铸锭。另外，除Mg、Zn、Zr、Μη等主要元素，其余元素 均W杂质形式存在；
[0050]Β、将上述铸锭在410°C下进行10小时的均匀化退火处理；
[0051] C、将均匀化退火处理后的合金经过挤压机在挤压溫度410°C、挤压速度lOmm/s的 条件下挤压成棒材，挤压机的挤压比为56:1;
[0052]D、将挤压后的棒材在160°C下进行10小时的固溶处理加完全人工时效处理，即T6 处理。
[0053] 所得本发明的生物医用Mg-Zn-Zr-Mn儀合金中各组分的质量百分含量为：Zn: 5%;Zr:1.8%;Mn:2. 5%;杂质总量 0.15%，其余为Mg。
[0054]实施例4 :
[00巧]本发明的生物医用Mg-化-Zr-Mn儀合金的制备方法，包括W下步骤：
[0056]A、通过真空感应炉对高纯儀锭（Mg:99. 992%，其余为杂质）、高纯锋粒狂η: 99. 995%，其余为杂质）、Mg-30%Zr中间合金狂r:29%，杂质含量0. 01%，余量为Mg)和 Mg-10 %Μη中间合金（Μη:11%，杂质含量0.001%，余量为Mg)在氣气保护条件下进行烙 炼，待上述原料都烙化后进行揽拌