[发明专利]一种Mg-Sr-Zn系合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Mg-Sr-Zn系合金及其制备方法，属于医用金属材料领域。

背景技术

目前医用生物可降解材料主要为可降解高分子材料和可降解陶瓷材料。可降解高分子材料包括聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚乙酸内酯（PCL）及其共聚物、天然多糖类材料（纤维素、甲壳素）和天然蛋白质材料（胶原、纤维蛋白）等，虽然这种材料能够完全被人体吸收，但其强度低，很难提供结构支撑的功能，且其体内降解产物易引发炎症反应等问题。可降解陶瓷材料包括羟基磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙和磷酸氧四钙，但是这种材料的韧性差，无法协调变形。

生物医用金属材料因其优良的力学性能、生物相容性和耐腐蚀性，在医疗器械领域广泛使用。目前生物医用金属材料主要为316L、317L、304V不锈钢、Co-Cr-Mo合金、纯钛、Ti-6Al-4V、TiNi合金等，其主要缺点是不可降解，在体内将永久性以“异体”形式存在。同时，不锈钢、Co-Cr-Mo合金和钛合金的力学性能尤其是弹性模量与骨组织不匹配，如不锈钢的弹性模量约为200GPa，钛合金约为100GPa，而骨组织的弹性模量只有10-40GPa，因此导致金属植入体植入后将承载几乎全部载荷，造成骨组织的应力遮挡现象，即植入体周围骨组织萎缩或疏松。

发明内容

本发明的目的是提供一种Mg-Sr-Zn系合金及其制备方法，本发明提供的医用植入体为一种可降解吸收、力学性能与骨组织匹配、生物相容性与耐腐蚀性能良好的可降解吸收性Mg-Sr-Zn系合金医用植入体。

本发明所提供的一种Mg-Sr-Zn系合金，包括Mg、Sr和Zn；

以重量百分比计，所述合金中，Sr的含量为0~5%，但不为零，Zn的含量为0~2%，但不为零，本发明提供的合金可为致密结构或多孔结构。

上述的合金中，所述合金还包括微量元素，所述微量元素具体可为锰、锆、锡、稀土和钇中至少一种；

所述合金中中，所述微量元素的质量百分含量可为0~2%，但不为零。

上述的合金中，所述合金中，锰的质量百分含量不大于1.5%，锆的质量百分含量不大于1%，锡的质量百分含量不大于2%，稀土的质量百分含量不大于2%，以及钇的质量百分含量不大于1%。

上述的合金中，所述合金的表面还涂覆可降解高分子涂层或可降解陶瓷涂层。

上述的合金中的具体组成如下：由Mg、Sr和Zn组成，Sr的质量百分含量为2%~5%、Zn的质量百分含量为1%~2%和余量的Mg，具体可为97%的Mg、2%的Sr和1%的Zn或93%的Mg、5%的Sr和2%的Zn；由Mg、Sr、Zn和Sn组成，如95%的Mg、3%的Sr、1.5%的Zn和0.5%的Sn。

上述的合金中，所述可降解高分子涂层可为聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、L-聚乳酸（PLLA）、聚己酸内酯（PCL）、聚氰基丙烯酸酯（PACA）、聚对二氧杂环己烷酮、聚酸酐、聚膦腈、氨基酸类聚合物、聚β-羟基丁酸酯和羟基戊酸酯或其共聚物中的一种或一种以上混合物；

所述可降解陶瓷涂层可为羟基磷灰石、含锶羟基磷灰石、含氟羟基磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙和磷酸氧四钙中的一种或一种以上混合物；

所述可降解高分子涂层或可降解陶瓷涂层的厚度均可为0.01~5mm。

本发明提供了上述的合金的制备方法，包括如下步骤：将所述Mg、Sr、Zn和微量元素按照下述1）~2）中任一种方式进行混合得到混合物：

1）Mg、Sr和Zn；和

2）Mg、Sr、Zn和微量元素；

在CO₂和SF₆气氛保护下，将所述混合物进行熔炼，即得到所述合金，为致密结构。

上述的制备方法中，所述熔炼的温度可为700~850℃，所述熔炼的时间可为30min~4h，如在850℃下反应30min。

所述Sr可以Mg-Sr中间合金的形式进行添加。

上述的制备方法中，所述方法还包括将所述合金进行机械加工的步骤；所述机械加工为轧制、锻造、挤压和快速凝固中的一种或一种以上加工方法；

所述轧制包括如下步骤：将所述合金进行固溶处理，然后依次经粗轧、中轧和精轧；如在300~500℃下固溶处理2~20小时，然后在400~500℃进行粗轧，道次压下量为10~15%；在350~400℃进行中轧，道次压下量30~60%；在200~350℃进行精轧，道次压下量5~10%；