本发明涉及医学植入器械领域，具体而言，涉及新材料植入螺钉及其制造方法。
背景技术：
植入螺钉是现代医疗中常用的医疗产品，主要用于脊柱、关节等人体关键部分的固定，是外科手术中的常用医疗器材。植入螺钉长期在人体中存在，因此对其材质的要求很高。目前主要是采用钛合金作为植入螺钉的原材料，钛合金材料强度较高，同时具备较高的弹性以及生物相容性，是目前主流的植入螺钉材料。
非晶合金是一种长程无序、短程有序的金属合金材料，不存在晶界和位错等晶态合金常见的缺陷，因此拥有优良的力学性能和物理性能。块体非晶合金具有超高的断裂强度(是其对应晶态材料的2～3倍)、高弹性(弹性应变极限在2％左右)、优秀的耐腐蚀性能(抗腐蚀性为经过500～2000小时的盐雾测试后其表面仍然良好，无腐蚀)；同时，块体非晶合金在弯曲后不会产生塑形变形，并具有极高的耐磨性等优异的理化特性。
以非晶合金来制造植入螺钉有以下几种优点：
(1)相对于常用的晶态材料，非晶合金的强度更高，能够承受更大的力，固定效果更强；同时，在受力大小相同时，可以使用更小的非晶螺钉进行固定，对人体组织的破坏较小；
(2)非晶合金植入螺钉的耐腐蚀能力非常优异，相对于传统的钛合金材料，其耐腐蚀性能大大增强，在人体中更加安全，使用寿命更加高；
(3)相较于合金材料，同系非晶合金材料的强度大大提高，能够达到植入螺钉的力学性能要求；同时，非晶合金材料的生物相容性好，利用其可降解的性能，可以在手术恢复之后无需二次开刀取出植入螺钉，大大减少了病人的痛苦，减少了人力成本，解放了医疗资源。
由此可见，非晶合金各种性能都非常优秀，可以降低植入手术风险，减少生产成本，有着极高的应用价值和前景。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一个目的在于针对现有技术的不足之处，从而提供一种新型材料植入螺钉，这种植入螺钉具有高强度、高弹性、耐磨、耐腐蚀、表面光洁度高、不易变形等优点。
本发明的第二个目的在于针对现有技术的不足之处，从而提供一种所述新型材料植入螺钉的制造方法，本发明制造方法具有机械加工量少、加工时间短、生产效率高且生产成本低等优点。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种新型材料植入螺钉，所述新型材料植入螺钉是由非晶合金材料制造得到的；
其中，所述非晶合金材料是不含Ni/Be的非晶合金材料。
可选的，本发明中，所述非晶合金材料包括锆基非晶合金、钛基非晶合金、铜基非晶合金、铁基非晶合金、钴基非晶合金、钯基非晶合金，或者铂基非晶合金材料。
本发明的非晶合金具体成分主要包括ZrCuAlPd、ZrCuTi、ZrCuAlNb、CuZrTiPd、ZrAlCo、CuHfTi、TiZrCuSn、TiNbSi、FeCoNbB、FeCoHfB、CoMoPB、CoFeNbBSi、PdCuSi，或者PtPSiB系等非晶合金材料。
可选的，本发明中，所述新型材料植入螺钉的维氏硬度为400～900HV，抗压强度为1500～3000MPa，弹性极限为2～3％，抗腐蚀性为1000～2000h盐雾实验无腐蚀。
可选的，本发明中，所述新型材料植入螺钉的直径为1～6mm。
同时，本发明还提供了所述新型材料植入螺钉的制造方法，所述方法包括如下步骤：
a)配料：根据所需的非晶合金材料成分，称量原材料；
b)投料：将原材料加入到熔融装置中；
c)熔融：在真空或者惰性气体保护条件下，将原材料熔融，并形成非晶合金熔体；
d)成型：将熔体注入模具中，并冷却成型，得到螺钉胚体；
e)加工：将螺钉胚体经二次加工制造植入螺钉成品，即为本发明新型材料植入螺钉。
可选的，本发明中，步骤c)中所述熔体的温度为900～1500℃。
可选的，本发明中，步骤d)中熔体的注入速度为0.1～0.5m/s；模具的温度为300～600℃。
可选的，本发明中，步骤d)中所述冷却成型为快速冷却成型；
其中，所述冷却成型的降温速度为100～106K/s，降温时间为15～30s。
可选的，本发明中，步骤e)中所述螺钉胚体经二次加工具体为：将螺钉胚体经扎制或压印以制造植入螺钉成品。
可选的，本发明中，所述二次加工的温度为非晶合金的过冷液相区Tg(玻璃化转变温度)～Tx(晶化温度)范围内。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所提供的非晶合金植入螺钉具有高强度、高硬度、高弹性、耐磨耐用、表面光洁度高、不易变形以及易于加工等优点；植入螺钉的维氏硬度能够达到400～600，抗压强度能够达到1500～3000MPa，弹性极限能够达到2～3％,抗腐蚀性能够达到经过500～2000小时的盐雾测试后，其表面仍然良好无腐蚀，这足以满足对于植入螺钉的性能要求；
同时，相较于传统钛合金螺钉而言，本发明非晶合金植入螺钉能够延长使用时间，从而降低使用成本；同时，相在相同受力条件下，本发明非晶合金植入螺钉可以做到更精密微小，减少手术风险；
进一步的，本发明非晶合金植入螺钉生物相容性好，利用其可降解的性能，在手术恢复之后无需二次开刀取出植入螺钉，大大减少了病人的痛苦，减少了人力成本，解放了医疗资源；
(2)本发明所述植入螺钉的制造方法，是利用非晶合金浇铸成型或吸铸成型的方法来制造植入螺钉，在铸造成型的过程中，由于非晶合金的体积变化率非常低(缩水率仅有0.17％左右)，因而得到的植入螺钉的精度较高；
同时，本发明方法由于制造精度高，所以也可以用于制造结构较为复杂，要求较为精密的螺钉产品。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明所提供的植入螺钉，是一种具有螺纹结构的器械，其螺纹的部分包含一个或者多个齿口，这些螺纹通过加工形成螺旋状齿，其齿口的部分有着相同间距；
所述植入螺钉的直径为1～6mm，其厚度为0.01～5mm；
进一步的，通过以非晶合金作为原材料制造，也使得本发明植入螺钉相较于传统的医用植入螺钉而言，能够具有高强度、高硬度、强耐腐蚀性、高弹性性能、疲劳强度高、几乎不产生变形等诸多优点。
本发明植入螺钉的制造，主要是在真空或者惰性气体的保护下，将原材料经过电弧熔炼或者感应加热后熔融成液态，通过快速冷却制造胚体，然后二次加工成型，从而得到具有目标结构的植入螺钉；
在铸造成型的过程，是以TTT曲线为基准，使时间温度曲线不触碰到TTT曲线中的晶化区域；同时，如果在真空条件下进行铸造，那么，在铸造过程中，要保持铸造机的真空度空在为10-1～10-3Pa；
进一步的，本发明中，所用到的惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或者氙气中的一种。
具体的，所述制造方法可以分为配料、投料、熔融、成型以及二次加工等步骤；
首先，所述配料步骤，是根据非晶合金材料的组成成分不同，计算所需各原料金属的用量，并进一步精确称量各原料金属；例如，如果想要制造化学组成为ZrCuAlPd的非晶合金，就需要按照适当的比例分别精确称取高纯度的Zr、Cu、Al以及Pd等金属原料；
其次，所述投料，是将原料加入供料装置中，再由供料装置进一步将原料传送至熔融装置中；
再次，所述熔融，具体的，可以在真空或者惰性气体保护的条件下，采用电弧熔炼或者感应加热的方式将原材料熔融，并形成熔体；
再次，所述成型的步骤，是将熔融所得熔体采用浇铸或者吸铸等方法进行铸造成型；
例如，可以首先使得熔体进入到模具的浇口套中，随后将熔体通过浇口套注入植入螺钉胚体模具中，然后熔体迅速冷却，得到螺钉胚体，即完成初步成型；在将植入螺钉胚体取出后，还需要切割植入螺钉胚体的浇铸口和溢流口；
所得初步成型的螺钉胚体为长锥状，主要由两种结构，第一种是带有刃口的胚体，即带有3个或以上直刃口的的植入螺钉胚体；第二种胚体是不带刃口的柱状植入螺钉胚体；
最后，是将初步成型的螺钉胚体进行二次加工成型，是根据螺钉具体结构和形状的不同，将胚体进行深度加工；
二次加工成型优选地是在真空或者惰性气体保护氛围中进行的；
具体的，可以采用轧制的方法进行二次加工成型，轧制的操作可以参考如下：使用2个同向转动的轧辊来轧制长锥状植入螺钉胚体：首先，将金属轧辊的温度加热至材料的过冷液相区范围内，然后预加热植入螺钉胚体，加热温度为300～600℃；然后，将胚体放置于轧辊之间，通过轧辊的转动来轧制出刃口和凹槽；最后，冷却成型，得到植入螺钉成品；
或者，还可以采用压印的方法进行二次加工成型，压印方法可以参考如下：使用上下2个带有凹槽花纹的上下模具来压印长锥状植入螺钉胚体，先将压印上下模加热至材料过冷液相区温度，并预热植入螺钉胚体至300～600℃；然后，降下上模，使得螺钉胚体在压力作用下压印；最后，冷却成型，得到植入螺钉成品。
实施例1：
本实施例中制造的植入螺钉，具体为采用ZrCuAlPd非晶合金锭所制造的植入螺钉；
本实施例中所提供的医用植入螺钉，是在真空度为10-1Pa的真空状态保护下，利用合金锭压铸成型为植入螺钉胚体，然后在过冷液相区温度下扭转加工并冷却成型的方法制造得到的，具体包括以下步骤：
a)配料：根据所需的非晶合金材料成分计算所需要的各原材料成分，并精确称量成分纯度都在99.9％以上的原材料；
b)投料：将原材料加入真空压铸机(真空度为10-3Pa)的供料装置中，并由所述供料装置加入真空压铸机的熔融装置中；
c)熔融：通过感应加热的方式将原材料熔融并形成熔体，并使得熔体的温度达到1250℃；
d)成型：将熔融得到的熔体导入进入模具的浇口套中，然后由浇口套注入植入螺钉胚体模具中，注入速度为0.1m/s；
然后，在冷却速度为102k/s，冷却时间为30s的条件下，将注入胚体的熔体迅速冷却成型为植入螺钉胚体；
取出胚体后，将胚体的吸铸口和溢流口切割；
e)加工：对植入螺钉胚体进行二次加工成型处理：首先，在者惰性气体保护氛围中，将金属轧辊的温度加热至材料的过冷液相区范围内；然后，将植入螺钉胚体加热至300～600℃；接着，将加热后的胚体放置于轧辊之间，通过轧辊的转动来轧制出刃口和凹槽；最后，冷却成型，得到植入螺钉成品。
进一步经检验，实施例1制造得到的植入螺钉的硬度(ASTM E92～82)为540HV，抗压强度为1820MPa，弹性极限为2％，并有良好的耐腐蚀性，在经过1800h盐雾实验(ASTM B117～2011)测试后，其表面也未见腐蚀或者锈斑。
实施例2：
本实施例中所提供的植入螺钉，具体为用CuZrTi非晶合金材料来制造植入螺钉；
本实施例的植入螺钉，是在真空度为10-1Pa的真空状态保护下，利用合金锭压铸成型为植入螺钉胚体，然后在过冷液相区温度下轧制并冷却成型的方法制造得到的，具体包括以下步骤：
a)配料：根据所需的非晶合金材料成分计算所需要的各原材料成分，并精确称量成分纯度都在99.9％以上的原材料；
b)投料：将原材料加入真空压铸机(真空度10-3Pa)的供料装置中，并由所述供料装置加入熔融装置中；
c)熔融：通过感应加热的方式将原材料熔融并形成熔体，并使得熔体的温度达到1200℃；
d)成型：将得到的熔体导入进入模具的浇口套中，然后注入植入螺钉胚体模具中，速度为0.1m/s；
然后，将注入胚体中的熔体迅速冷却成型为植入螺钉胚体，冷却速度为102k/s，冷却时间为20s；取出植入螺钉胚体，将胚体的吸铸口和溢流口切割；
e)加工：对植入螺钉胚体进行二次加工成型处理：首先，在惰性气体保护氛围中，将金属轧辊的温度加热至材料的过冷液相区范围内；然后，将植入螺钉胚体加热至300～600℃；接着，将加热后的胚体放置于轧辊之间，通过轧辊的转动来轧制出刃口和凹槽；最后，冷却成型，得到植入螺钉成品。
进一步经检验，实施例2制造得到的植入螺钉的硬度(ASTM E92～82)为604HV，抗压强度为1721MPa，弹性极限为3％，并有良好的耐腐蚀性，在经过2000h盐雾实验(ASTM B117～2011)测试后，其表面也未见腐蚀或者锈斑。
实施例3：
本实施例中制造的植入螺钉，具体为用ZrCuAlNb非晶合金来制造植入螺钉；
上述制造植入螺钉的制造，是在真空度为10-1Pa的真空状态保护下，利用合金锭压铸成型为植入螺钉胚体，然后在过冷液相区温度下扭转加工并冷却成型，具体包括以下步骤：
a)配料：根据所需的非晶合金材料成分计算所需要的各原材料成分，并精确称量原材料成分纯度都在99.9％以上的原材料；
b)投料：将原材料加入真空压铸机(真空度10-3Pa)的供料装置中，并由所述供料装置加入熔融装置中；
c)熔融：通过感应加热的方式将原材料熔融并形成熔体，并使得熔体的温度达到1300℃；
d)成型：将得到的熔体导入进入模具的浇口套中，然后注入植入螺钉胚体模具中，速度为0.1m/s；
然后，将注入模具中的熔体迅速冷却成型为植入螺钉胚体，冷却速度为102k/s，冷却时间为30s；
取出胚体后，将植入螺钉胚体的吸铸口和溢流口切割；
e)加工：对植入螺钉进行二次成型加工加工处理，在真空氛围中，将压印上下模加热至材料过冷液相区温度，并将植入螺钉胚体加热至300～600℃；然后，降下上模，使得螺钉胚体在压力作用下压印；最后，冷却成型，得到植入螺钉成品。
进一步经检验，实施例3制造得到的医用植入螺钉的硬度(ASTM E92～82)为545HV，抗压强度为1863MPa，弹性极限为3％，并有良好的耐腐蚀性，在经过2000h盐雾实验(ASTM B117～2011)测试后，其表面也未见腐蚀或者锈斑。
实施例4：
本实施例中制造的植入螺钉，具体为采用CuZrTiPd非晶合金锭所制造的植入螺钉；
本实施例中所提供的医用植入螺钉，是在真空度为10-1Pa的真空状态保护下，利用合金锭压铸成型为植入螺钉胚体，然后在过冷液相区温度下扭转加工并冷却成型的方法制造得到的，具体包括以下步骤：
a)配料：根据所需的非晶合金材料成分计算所需要的各原材料成分，并精确称量成分纯度都在99.9％以上的原材料；
b)投料：将原材料加入真空压铸机(真空度为10-3Pa)的供料装置中，并由所述供料装置加入真空压铸机的熔融装置中；
c)熔融：通过感应加热的方式将原材料熔融并形成熔体，并使得熔体的温度达到1400℃；
d)成型：将熔融得到的熔体导入进入模具的浇口套中，然后由浇口套注入植入螺钉胚体模具中，注入速度为0.1m/s；
然后，在冷却速度为102k/s，冷却时间为30s的条件下，将注入胚体的熔体迅速冷却成型为植入螺钉胚体；
取出胚体后，将胚体的吸铸口和溢流口切割；
e)加工：对植入螺钉胚体进行二次加工成型处理：首先，在者惰性气体保护氛围中，将金属轧辊的温度加热至材料的过冷液相区范围内；然后，将植入螺钉胚体加热至300～600℃；接着，将加热后的胚体放置于轧辊之间，通过轧辊的转动来轧制出刃口和凹槽；最后，冷却成型，得到植入螺钉成品。
进一步经检验，实施例4制造得到的植入螺钉的硬度(ASTM E92～82)为567HV，抗压强度为2034MPa，弹性极限为3％，并有良好的耐腐蚀性，在经过1800h盐雾实验(ASTM B117～2011)测试后，其表面也未见腐蚀或者锈斑。
实施例5：
本实施例中制造的植入螺钉，具体为采用PdCuSi非晶合金锭所制造的植入螺钉；
本实施例中所提供的医用植入螺钉，是在真空度为10-1Pa的真空状态保护下，利用合金锭压铸成型为植入螺钉胚体，然后在过冷液相区温度下扭转加工并冷却成型的方法制造得到的，具体包括以下步骤：
a)配料：根据所需的非晶合金材料成分计算所需要的各原材料成分，并精确称量成分纯度都在99.9％以上的原材料；
b)投料：将原材料加入真空压铸机(真空度为10-3Pa)的供料装置中，并由所述供料装置加入真空压铸机的熔融装置中；
c)熔融：通过感应加热的方式将原材料熔融并形成熔体，并使得熔体的温度达到1350℃；
d)成型：将熔融得到的熔体导入进入模具的浇口套中，然后由浇口套注入植入螺钉胚体模具中，注入速度为0.1m/s；
然后，在冷却速度为102k/s，冷却时间为30s的条件下，将注入胚体的熔体迅速冷却成型为植入螺钉胚体；
取出胚体后，将胚体的吸铸口和溢流口切割；
e)加工：对植入螺钉胚体进行二次加工成型处理：首先，在者惰性气体保护氛围中，将金属轧辊的温度加热至材料的过冷液相区范围内；然后，将植入螺钉胚体加热至300～600℃；接着，将加热后的胚体放置于轧辊之间，通过轧辊的转动来轧制出刃口和凹槽；最后，冷却成型，得到植入螺钉成品。
进一步经检验，实施例5制造得到的植入螺钉的硬度(ASTM E92～82)为454HV，抗压强度为1711MPa，弹性极限为3％，并有良好的耐腐蚀性，在经过1700h盐雾实验(ASTM B117～2011)测试后，其表面也未见腐蚀或者锈斑。
本发明以新材料非晶合金制造植入螺钉，所制得的植入螺钉具有强大的耐腐蚀性能、良好的生物相容性以及优秀的力学性能，其相对于目前常用的钛合金材料而言，更加接近自然骨，同时其成型十分精密，在生物医疗领域有着广阔的应用前景。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明的保护范围的限制，尽管参照了较佳的实施例对本发明做了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行了修改和等同性替换，不脱离本发明技术方案的实质和范围。