本发明涉及生物镁合金,具体为一种生物镁合金及其制备方法。
背景技术:
1、生物镁合金作为可降解医用材料被誉为第三代生物医用材料,镁是一种对人体温和的元素,具有很好的可吸收性和生物相容性,在骨科植入中,具有与骨接近的密度和弹性模量。
2、经检索201711011430.3提出的一种具有耐腐蚀功能的生物镁合金及其制备方法,其通过激光选区熔化制备得到具有耐腐蚀功能的生物镁合金。本发明利用go构建的纳米蜂窝结构第二相,能够作为“保护盾”隔绝生物镁合金与体液的接触,避免常规第二相的电偶腐蚀效应,提高耐腐蚀性能。
3、而上述方法对于镁合金的抗腐蚀处理存在局限性,且无法进一步深化氧化镁的抗腐蚀性,故而提出一种生物镁合金及其制备方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明提供了一种生物镁合金及其制备方法,具备提高抗腐蚀性和保护性等优点,解决了现有技术中生物镁合金抗腐蚀性无法更长久延续的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种生物镁合金,所述生物镁合金以质量百分比计包括下述组分;
3、镁:72-85%;
4、锌:15-26%;
5、锰:3-8%。
6、优选地,所述镁、锌和锰由550-650℃的感应炉加热溶解,所述镁、锌和锰采用真空压铸的方式铸造成镁合金。
7、一种制备上述任一项所述的生物镁合金的制备方法,包括以下质量百分比的水溶液:
8、水:60-75%;
9、氟硼酸钠熔融盐:5-12%;
10、氧化铈:2-7%;
11、该生物镁合金的制备方法,包括以下步骤的制备方法:
12、步骤一:按设计组分配取镁、锌和锰送入熔炉,经高温溶解成混合溶液;
13、步骤二:将上述混合溶液送入真空压铸机内,抽除型腔内的空气,真空压铸成型,得到镁合金件;
14、步骤三:在加工完成的镁合金表面附着无机涂层;
15、步骤五:无机涂层附着完成之后对其表面进行清理和烘干,完成生物镁合金制备。
16、优选地,无机涂层附着时依次进行生物转化、阳极氧化、电沉淀和等离子喷涂的方法进行耐腐蚀处理。
17、优选地,所述生物转化法包括如下步骤:
18、1)取上述质量百分比的水、氟硼酸钠熔融盐和氧化铈至反应池中充分搅拌混合;
19、2)将真空压铸而成镁合金浸入反应池的浸泡10-15h,取出镁合金;
20、3)将处理后的样品浸于氯化钠溶液中24-90h完成。
21、优选地,所述阳极氧化法为取经过生物转化法之后的镁合金采用氢氧化钾电解质,分别施加1.8、1.9和2.0v的电压,对镁进行阳极氧化,随后在450-550℃下退火处理6-8h后空冷。
22、优选地,所述电沉淀法为将上述进行阳极氧化的镁合金浸入到硝酸钙、磷酸二氢铵和硅酸钠溶液中,向溶液中通电。
23、优选地,所述离子喷涂法包括以下步骤:
24、1)将粉末涂层材料加热到熔融或半熔融状态,送入喷涂机内;
25、2)取上述经过电沉淀并烘干的镁合金,将步骤1)中的涂层喷涂在镁合金的表面。
26、优选地,所述粉末涂层可为环氧粉末涂料、聚酯粉末涂料、聚氯乙烯粉末涂料和尼龙粉末涂料中的任一种。
27、与现有技术相比,本申请的技术方案具备以下有益效果:
28、1、本发明将镁合金浸入氟硼酸钠熔融盐中,制备氟化物转化膜,改性涂层由mgf2和na-mg-f两层组成,两种涂层均为垂直于镁合金表面生长的柱状晶,改性后,镁合金的耐腐蚀性能有所改善,在镁合金表面制备了氧化铈稀土转化膜,膜层主要由y2o3、yox/y、al2o3和mgo组成,经硝酸钇和硅溶胶溶液处理后的氧化铈稀土转化膜形貌均匀,稀土转化的镁合金自腐蚀电位提高了约230mv,腐蚀电流密度下降了两个数量级,耐腐蚀性能明显提高。
29、2、本发明采用氢氧化钾电解质,样品在1.9v的外加电压下阳极氧化并退火后,具有均匀的表面微观结构和元素组成,且腐蚀电流密度降低,在0.1~10ma/cm2的恒定电流密度下进行阳极氧化,通过阳离子物质的向外迁移和阴离子物质的向内迁移,可形成主要由氟化物和氧化物构成的保护涂层。
30、3、本发明采用脉冲电沉积法在镁合金表面制备了si-ha涂层,si的加入限制了涂层的生长,使涂层厚度减小,可显著提高基体显微硬度及耐腐蚀性,此外电沉积处理后的样品生物相容性表现良好,可用作植入物材料。
31、4、本发明采用等离子电弧作为热源,将粉末涂层材料加热到熔融或半熔融状态,然后以高速喷射到基体表面,从而沉积获得表面改性层,增强了涂层结合力,提高了耐腐蚀性。
1.一种生物镁合金,其特征在于:所述生物镁合金以质量百分比计包括下述组分;
2.根据权利要求1所述的一种生物镁合金,其特征在于:所述镁、锌和锰由550-650℃的感应炉加热溶解,所述镁、锌和锰采用真空压铸的方式铸造成镁合金。
3.一种制备权利要求1-2任一项所述的生物镁合金的制备方法,其特征在于:包括以下质量百分比的水溶液:
4.根据权利要求3所述的一种生物镁合金的制备方法,其特征在于:所述无机涂层附着时依次进行生物转化、阳极氧化、电沉淀和等离子喷涂的方法进行耐腐蚀处理。
5.根据权利要求4所述的一种生物镁合金的制备方法,其特征在于:所述生物转化法包括如下步骤:
6.根据权利要求4所述的一种生物镁合金的制备方法,其特征在于:所述阳极氧化法为取经过生物转化法之后的镁合金采用氢氧化钾电解质,分别施加1.8、1.9和2.0v的电压,对镁进行阳极氧化,随后在450-550℃下退火处理6-8h后空冷。
7.根据权利要求4所述的一种生物镁合金的制备方法,其特征在于:所述电沉淀法为将上述进行阳极氧化的镁合金浸入到硝酸钙、磷酸二氢铵和硅酸钠溶液中,向溶液中通电。
8.根据权利要求4所述的一种生物镁合金的制备方法,其特征在于:所述离子喷涂法包括以下步骤:
9.根据权利要求8所述的一种生物镁合金的制备方法,其特征在于:所述粉末涂层可为环氧粉末涂料、聚酯粉末涂料、聚氯乙烯粉末涂料和尼龙粉末涂料中的任一种。