[发明专利]一种生物医用Mg‑Sn‑Zn合金及其轧制方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料领域，具体涉及一种生物医用Mg-Sn-Zn合金及其轧制方法。

背景技术

随着医学和材料科学的发展，人们希望植入体内的材料只是起到暂时代替的作用，并随着组织或器官的再生而逐渐降解吸收，以最大限度减少植入材料对机体的长期影响。由于生物降解性材料容易在生物体内分解，其分解产物可以代谢，并最终排出体外，因而越来越受到人民的重视。

目前可降解生物医用材料多为聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA) 等高分子材料，但这些高分子材料力学性能偏低，降解产物易引发炎症和肿胀，且加工较为困难，不是理想的可降解生物医用材料。是一种新型的生物医用合金，它与高分子聚合物材料相比，具有更好的承载能力和良好的生物相容性，与传统金属硬组织植入材料相比，镁合金材料具有可降解吸收性能，不需要经过二次手术将植入材料摘除；虽然可降解生物医用镁合金的生物相容性较好，但是也有其不足之处，与钛合金和钴- 铬合金等金属材料相比，现有技术中的镁合金力学性能稍低，并且腐蚀速度过快，在使用过程中会因为承载能力不够和降解速度过快导致生物植入材料失效，因而影响了镁合金生物材料在临床医学领域的应用。

本发明主要针对生物医用镁合金耐腐蚀性较差这一问题，采用强塑性轧制变形对其进行压力加工，使其达到晶粒细化的目的，进而改善其强度、塑性等综合力学性能，且提高其防腐蚀性，扩大其应用领域。

发明内容

本发明旨在提供一种生物医用Mg-Sn-Zn合金及其轧制方法。通过本发明提供的轧制方法的加工，使本发明所述的生物医用Mg-Sn-Zn合金具有更强的力学性能及耐腐蚀性。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

本发明的生物医用Mg-Sn-Zn合金及其轧制方法，包括以下步骤：

所述的Mg-Sn-Zn合金锭坯在300-350℃下保温12min以上，然后将所述的Mg-Sn-Zn合金板坯在300-350℃下进行单道次15-20%热轧预变形，然后继续在300-350℃下进行单道次80-95%的大压下量轧制成型，再进行水冷处理至室温，将水冷处理后的合金板坯在150-200℃下进行4-10h的时效处理，最后进行水淬。

所述的Mg-Sn-Zn合金板坯在300-350℃下保温，其保温时间随板坯尺寸增大而增加，从板坯基础长度120mm，宽度100mm，高度20mm起算，合金板坯的长度、宽度或高度方向上每增加1mm，其保温时间增加0.4-2.5min。

所述的生物医用Mg-Sn-Zn合金由以下的成分组成：Sn 2.0~8.0%，Zn 0.8~1.5%，其余为Mg。

所述的Mg-Sn-Zn合金锭坯的铸造成型包括以下步骤：

将Mg、Sn、Zn在740-780℃下熔炼，铸造成Mg-Sn-Zn合金锭坯，熔炼过程采用氩气保护；然后对其进行均匀化退火处理，退火处理温度为400-450℃，退火处理时间为10-15h。

所述的轧制过程中轧辊轧制线速度为0.4-0.6m/s。

本发明的有益效果为：

（1）本发明的生物医用Mg-Sn-Zn合金采用无毒的成分设计，其中的金属元素Sn、Zn都是人体必需的微量元素；本发明的合金具有可降解吸收性能，不需要经过二次手术将植入材料摘除；且耐腐蚀性高，强度及塑性等综合性能优秀，因此具有优良的承载能力和生物相容性，可广泛应用于人体内植入材料的制备；

（2）本发明采用强塑性轧制变形对Mg-Sn-Zn合金进行压力加工，轧制之前先对其进行预变形处理，使合金原始粗大的晶粒被碎化，铸造缺陷得以消除；轧后进行时效处理，可进一步提高合金的硬度和强度，制成生物医用材料可提高材料在人体内的承载能力；

（3）本发明采用铸造法对Mg-Sn-Zn合金锭坯进行铸造成板坯，并对其进行均匀化退火处理，消除了合金枝晶偏析的问题，使合金的成分均匀化，增加合金材料的延展性和韧性，加上后续的预变形处理等工序，使本发明的合金材料拥有优良的综合力学性能；由此合金制备的生物材料植入体内，不易引起发炎或肿胀等现象，加上其可降解、耐腐蚀的特性，具有广泛的应用前景；

（4）本发明的生物医用Mg-Sn-Zn合金制备方法简单，生产成本较低，在工业生产的基础上提高了产品的综合力学性能，同时减小了需要时效提高力学性能的成本，对医疗领域有积极影响作用。

附图说明

图1为使用本发明提供的轧制方法、不同Sn含量的Mg-Sn-Zn合金的金相显微组织。

具体实施方式