[发明专利]一种超细晶粒医用高纯镁管制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域的制造方法，具体是一种针对医疗器械行业用的超细晶粒镁金属管材的制造方法。

背景技术

生物体内可降解吸收材料是生物材料发展的重要方向之一，镁作为生物医用材料具有良好的医学安全性基础，镁金属材料又因其有较好综合力学性能，成为未来非常有前景的医用植入物材料。研究表明，现有镁金属植入物器械存在的最大问题是植入后降解速率过快及一些镁合金的生物安全性问题。因此在保证其材料的生物安全性的同时，大幅度的改善自身的降解性能和力学性能，是现有相关器械进入临床使用的重要条件。

目前高精度细径金属管材是用途非常广泛的医疗器械原材料，是生产加工各种支架产品及其他相关器械产品的核心原料，因此开发可降解镁金属管材具有重要的实用价值和科学意义。由于普遍认为当前纯镁力学性能较低，因此镁金属管材主要由镁合金材料组成，为了提高力学性能和降解性能而加入了稀土，铝，钙，锰，锌等一种或多种合金化元素，合金化以后镁合金力学性能和降解性能得到了提高，但可能会降低其生物安全性和材料制备加工（如热处理）时的批量稳定性，如：铝元素对人体具有神经毒性，而稀土元素则具有潜在的肝肾毒性。又如合金化元素形成第二相粒子，与基体形成腐蚀电偶反而影响降解性能，产生不均匀的局部点蚀。

中国专利公开号201220166881.0公布了一种用于可降解血管支架的镁合金超细薄壁管成形工艺，采用稀土，铝，钙，锰等元素，有如下问题：

第一，该专利所提及的镁合金纯净度为99.95%以上，此级别纯度的镁中杂质含量，尤其是对降解性能有较大影响的Fe、Ni、Cu含量较高（Fe含量在30ppm～50ppm，Ni含量在10ppm左右，Cu含量在20ppm左右），降解速率比较难以控制，容易在降解过程中出现不稳定因素；

第二，该合金中含稀土、铝元素，对人体具有毒性，植入后的长期生物安全性存在一定问题；

第三，该材料是含有多种合金元素的镁合金，容易形成稳定的第二相金属间化合物，一方面会和基体形成腐蚀电偶而产生严重的局部点蚀，另一方面第二相在人体内不易被分解吸收，成为潜在的异物源，有增加炎症反应的风险。

第四，该专利对镁合金管材的加工过程作了简单的描述，但并未对其晶粒尺寸、表面光洁度等对降解性能有关键影响作用的参数做出要求。

中国发明专利公开号200910305063.7公布了一种高纯度镁合金可吸收血管支架塑性加工制造方法。该技术方案是，采用Mg-Al-Zn或Mg-Zn-Ca材料（Mg-Al-Zn中AL质量百分比含量为2.6%～3.0%，Zn质量百分比含量为0.6%～1.0%，其余为镁；Mg-Zn-Ca中Zn质量百分比含量为4%～5%，Ca质量百分比含量为1%～1.5%，其余为镁），通过热挤压、冷挤压、机械加工制坏、冷拉拔加工得到所需的镁合金管。同样存在问题。第一，该专利中所述材料为Mg-Al-Zn，Al和Zn含量比较高，易产生Mg/Al或Al/Zn第二相，而Mg-Zn-Ca中的Ca含量较多也极易产生第二相（主要是Mg₂Ca）。Al也具有神经毒性作用。

第二，从该专利描述的加工步骤得知，直径2～3μm的晶粒是由步骤六中的累积变型量40%的冷拉拔得到的。该专利前期加工工艺中都使用再结晶退火从而使在冷拉拔前的晶粒直径≥10μm，因此后期经过较大变型量拉拔时也只能达到2～3μm的级别。而更细小的晶粒对镁金属的力学性能的提高以及降解性能的均匀性具有有益作用。

第三，该专利步骤五中所述其管坯是通过在铸锭上机械加工而得到，该技术手段中，管坯加工效率低、同心度误差大、废料率高，很难达到量产化要求且很难保证管壁壁厚的一致性。需要更加稳定可靠的加工方法实现批量化生产。

第四，该专利所提及的技术方案未描述对镁管表面光洁度的要求，但大量的实验和研究表明，由于粗糙表面尖端放电、不同光洁度表面由于电位差而形成腐蚀电偶等作用，表面光洁度对镁的降解有非常大的影响，镁金属材料的表面光洁度越高其降解越均匀，而均匀降解才能保证植入器件在服役过程中不会突然失效。

第五，通过该专利所提供的技术方案可获得的晶粒直径为2～3μm的组织，然而为了提高植入材料的屈服强度、提高韧性，需要进一步优化。

发明内容

针对现有技术存在以上所述问题，本发明提供一种超细晶粒医用高纯镁管制造方法，可以有效克服现有技术的不足。