[发明专利]一种可降解高强韧耐蚀生物医用镁合金及其制备方法

权利要求书

1.一种可降解的高强韧耐蚀生物医用镁合金，其特征在于，由以下质量百分比的元素组成：Sn 4.00~7.00%，Ca 0.50~5.00%，Zr 0.30~0.70%，其余为Mg和不可避免的杂质元素；

所述可降解的高强韧耐蚀生物医用镁合金的制备方法，包括以下步骤：

第一步：熔炼

（1）按所述比例称取以下原料：Mg，Sn，Mg-30wt.%Ca，Mg-30wt.%Zr；

（2）首先将纯Mg、纯Sn、 Mg-Ca、Mg-Zr中间合金预热到 200~220℃；

（3）然后将纯镁放入有SF₆ /CO₂气体保护的井式电阻坩埚炉中熔化，待Mg锭熔化后，在 680~700℃加入纯Sn；

（4）当镁基熔液温度达到 720~740℃后，将 Mg-Ca 中间合金直接加入到镁基熔液中；

（5）待Mg-Ca中间合金熔化后，将镁基熔液温度回升至 760~780℃时再加入 Mg-Zr 中间合金，待 Mg-Zr 中间合金熔化后撇去表面浮渣，搅拌 2~3 min；

（6）再将镁基熔液温度升至 780~800℃，保温 20~30 min，然后降温至 730~750℃，不断电精炼 8~10 min，精炼后升温到750~780℃静置 25~40 min；

（7）静置后镁基熔液冷却至710~720℃后撇去表面浮渣浇入预热温度为200~210℃的铸铁模具中，即得到Mg-Sn-Ca-Zr镁合金铸锭；

第二步：均匀化处理

将第一步所得Mg-Sn-Ca-Zr镁合金铸锭进行均匀化处理，工艺条件为：加热温度为450~500℃，保温时间为8~10h， 冷却方式为60~70℃水淬；

第三步：热挤压变形

将第二步处理以后的铸锭清理打磨，得到表面光滑、无夹杂、无突兀和凹陷的挤压坯料，挤压设备选取300T立式挤压机，挤压分两步进行，最后获得直径为10~20mm的棒材；第一次挤压工艺参数为：挤压温度为350~450℃，挤压比为8~16，压头移动速度为1~2mm/s；第二次挤压工艺参数为：挤压温度为300~400℃，挤压比为16~20，压头移动速度为1~2mm/s；棒材出口处冷却方式为空冷。

2.根据权利要求1所述的可降解的高强韧耐蚀生物医用镁合金，其特征在于，所述的杂质元素包括Fe、 Ni、 Al 、Cu，按质量百分比计，每种含量不超过0.1%，总量不超过0.4%。

3.根据权利要求1所述的可降解的高强韧耐蚀生物医用镁合金，其特征在于，所述的镁合金产品在镁基体上弥散分布着Mg₂Sn、CaMgSn、Mg₂Ca第二相。

4.根据权利要求1所述的可降解的高强韧耐蚀生物医用镁合金，其特征在于，所述镁合金的性能参数为：

挤压态合金的平均晶粒尺寸为：2~5µm，抗拉强度为300~320MPa，屈服强度为250~280MPa，伸长率为20~25%；按照ASTMG31-72的浸泡标准，挤压态合金在37±0.5℃的动态模拟体液SBF中的平均腐蚀速率为0.10~0.20 mm/a。

5.根据权利要求1所述的可降解的高强韧耐蚀生物医用镁合金，其特征在于：所述原材料的纯度分别为： Mg的纯度>99.99wt.%， Sn的纯度>99.99wt.%， Mg-30wt.%Ca的纯度>99.95wt.%，Mg-30wt.%Zr 的纯度 > 99.95wt.%。