[发明专利]镁合金、其生产方法及其用途

说明书

本专利申请涉及镁合金，并且涉及其生产方法以及涉及其用途。

已知镁合金的特性由合金元素和杂质的类型和量以及生产条件明确地限定。合金元素和杂质对镁合金特性的影响是本领域技术人员长时间来已知的并且阐明了确定二元或三元镁合金的特性其作为植入物材料的用途的复杂性质。

最常用于镁的合金元素是铝，由于固溶体和沉淀硬化以及细晶粒形成导致增加的拉伸强度，但是也导致了微孔性。此外，在熔体中铝将铁沉淀界限朝向显著更低的铁含量移动，在该铁含量处铁颗粒沉淀或与其他元素一起形成金属间颗粒。镁合金中不希望的伴生元素包括铁、镍、钴和铜，这些元素由于其正电的性质引起了腐蚀倾向的显著增加。

在所有镁铸造合金中可以发现锰并且以AlMnFe沉淀的形式结合铁，由此降低了局部元素的形成。另一方面，锰不能结合所有的铁，并且因此剩余的铁和剩余的锰总是留在熔体中。

硅降低了可铸造性和粘度，并且随着Si含量升高，预期了一种恶化的腐蚀行为。铁、锰和硅具有非常高的形成金属间相的倾向。

这种相的电化学电势非常高并且因此可以作为控制合金基质的腐蚀的阴极。

作为固溶体硬化的结果，锌改进机械性能并且导致晶粒细化，然而它还导致在二元Mg-Zn和三元Mg-Al-Zn合金中以按重量计1.5至2％的含量开始的具有倾向于热裂化的微孔性。

由锆形成的合金添加物提高拉伸强度而没有降低膨胀并且导致晶粒细化，但是还导致对动态重结晶的严重损害，这在重结晶温度的提高中得到证明并且因此要求高能量消耗。此外，锆不能添加到含铝和硅的熔体中，因为损失晶粒细化作用。

稀土例如Lu、Er、Ho、Th、Sc和In均表现出类似的化学行为并且形成在二元相图的富含镁侧上具有部分溶解度的低共熔系统，以便沉淀硬化是有可能的。

已知的是另外的合金元素连同杂质的添加引起二元镁合金中形成不同的金属间相。例如，在晶界上形成的金属间相Mg17Al12是脆性的并且限制了延展性。与镁基质相比，该金属间相更惰性并且能够形成局部电池(local element)，由此腐蚀行为恶化。

除了这些影响因素之外，镁合金的特性还决定性地取决于冶金生产条件。当通过合金化加入合金元素时，常规的浇铸方法自动引入杂质。因此现有技术(US 5,055,254 A)对镁浇铸合金中的杂质限定容许限度，例如，该限度对于包含约按重量计8％至9.5％的Al和按重量计0.45％至0.9％的Zn的镁-铝-锌合金，提及容许限度是按重量计0.0015％至0.0024％的Fe、按重量计0.0010％的Ni、按重量计0.0010％至0.0024％的Cu以及按重量计不小于0.15％至0.5％的Mn。

在许多已知文献中提及镁及其合金中杂质的容许限度以及生产条件并且如下以按重量计％列出：