[发明专利]一种医用可降解镁铋合金板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用可降解镁铋合金板的制备方法，属于生物医用合金的制备及应用的技术领域。

背景技术

镁合金具有良好的生物相容性和力学相容性，第三代医用材料必须具备可降解性和生物活性，镁合金作为新一代医用植入材料具有广阔的发展前景。

镁合金密度1.7～2.0g·cm^-3，接近于自然骨密度1.8～2.1g·cm^-3，其抗压强度和抗伸强度比可降解的聚合物更高；与钛合金、铬合金、不锈钢相比，镁合金的弹性模量更接近天然骨骼，可有效的避免由于弹性模量不匹配引起的应力遮挡效应。

镁合金是骨组织修复及替代材料研究的热点，其生物可降解性较强，是人体骨移植、骨修复的优选材料，也避免了二次手术给患者带来的痛苦及经济负担；镁合金也是心血管支架材料，可有效减少血管内膜增生和血栓，被誉为最优金属生物材料；镁合金在医学应用中也存在降解速度快、降解不均匀的问题，例如201110043303.8专利，Mg-Zn-Y-Nd镁合金，做成的骨钉、骨板由于降解速度快、不均匀，很难满足临床要求；还有的镁合金耐蚀性和强韧性差，使医学临床应用受到很大局限。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的情况、医用骨组织修复材料的特性，采用镁、铋化学物质，经过熔炼铸锭、均质处理、交叉轧制、低温回火，制成医用镁铋合金，以大幅度提高医用合金的强度、韧性和伸长率，扩大医用合金的使用范围。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：镁、铋、二氧化碳、氮气、氩气、精炼剂、无水乙醇、砂纸，其准备用量如下：以克、毫升、毫米、厘米³为计量单位

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度、含量控制：

(2)熔炼、浇铸镁铋合金锭

镁铋合金锭的熔炼、浇铸是在熔炼炉中进行的，是在加热熔炼、添加精炼剂、惰性气体保护下、浇铸冷却的过程中完成的；

①制备开合式模具

开合式模具用不锈钢材料制作，模具型腔为矩形，型腔表面粗糙度为Ra0.08～0.16μm；

②切制镁块

将镁块置于切割机上切割，成60mm×50mm×40mm块状；

③清理熔炼坩埚

用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚内部，用无水乙醇进行擦洗，然后晾干，使坩埚内洁净；

④熔炼

将熔炼坩埚置于熔炼炉内，并密闭；然后由加料管加入镁块500g±1g；开启电阻熔炼炉，当炉温升至300℃时，向炉内输入CO₂+N₂混合气体，混合气体输入速度150cm³/min，混合气体比例为CO₂:N₂＝1:10；

当炉温升至720℃±2℃时，恒温保温搅拌15min，镁块熔化成熔液；

将铋粉50g±1g由加料管加入熔炼坩埚；

继续加热升至740℃±2℃，恒温保温搅拌10min；

然后由加料管加入精炼剂8g±0.25g，继续搅拌5min；

然后停止搅拌，使熔液静置20min；

然后降低熔液加热温度至700℃，在此温度进行浇铸；

将熔炼坩埚对准开合式模具浇注口，进行浇铸，浇满为止；

在熔炼过程中，镁、铋在精炼剂的作用下将进行合金化反应，反应式如下：

式中：α-Mg：镁基体，Mg₃Bi₂：镁铋相

熔炼后，关闭电阻熔炼炉，停止输入CO₂+N₂气体，使开合式模具内的镁铋合金随炉冷却至25℃，镁铋合金冷却后成镁铋合金锭；

⑤脱模

打开熔炼炉，打开开合式模具，取出镁铋合金锭；

⑥清理镁铋合金锭

将镁铋合金锭置于钢质平板上，用机械清理镁铋合金锭表面及周边，使之平整；

用砂纸打磨镁铋合金锭表面及周边，使之光洁；

(3)均质处理镁铋合金锭

①将镁铋合金锭置于热处理炉中，并密闭；

②抽取热处理炉中空气，使炉内压强达1×10^-3MPa；