[发明专利]一种均匀耐腐蚀生物镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种均匀的、耐腐蚀的镁合金，该镁合金由Mg、Zn、Nd、Ca、Sm元素组成。其中各元素的质量百分比组分为：Zn:5.0‑7.0%，Nd:0.2‑1.5%，Ca:0.1‑2.0%，Sm:0.1‑1.0%，余量为Mg和不可避免的杂质元素；针对镁合金在生物医用方面存在的局部腐蚀严重的问题，本发明提供的镁合金腐蚀方式为均匀腐蚀，使合金服役后能够较好的保存其结构的完整性，耐蚀性得到显著提升，并且合金的降解产物不具有毒副作用，可以在骨用生物镁合金领域应用。

技术领域

本发明涉及生物医用镁合金技术领域，具体涉及一种均匀耐腐蚀生物镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金由于其在人体内可降解的特性，以及优良的生物相容性，使其在生物医用方面具有广阔的前景，目前也已经取得了一定的成就，但是伴随着临床应用，镁合金降解速率过快是一直阻碍其进一步发展的重要问题。镁的电极电位为-2.37V，易与氧气和水发生反应，且在含有Cl^-浓度超过30mmol/L的溶液中非常容易被腐蚀。人体体液中Cl^-浓度高达180mmol/L，因此镁合金在人体内降解速率过快，从而易导致植入部位降解离子浓度过高以及H₂的累积，使患者发生局部炎症引起疼痛，并且伴随着植入构件的失效，甚至造成二次伤害。并且由于Cl^-的存在非常容易引起镁合金的局部腐蚀，使构件局部发生严重腐蚀从而失去作用。因此开发行之有效的均匀腐蚀镁合金方法，并掌握镁合金腐蚀机理机制，是生物医用镁合金材料亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是，针对镁合金在人体内局部腐蚀严重，易失去其整体性的问题，提供一种腐蚀方式为全面腐蚀的生物医用镁合金材料,可以最大程度保留合金的整体性。

本发明解决的另一技术问题是，提供上述生物医用镁合金的制备方法，盖制备方法使合金的微观组织得到改善，晶粒细化，第二相均匀的分布在晶界上，使合金的耐腐蚀性能得到显著提高，符合生物镁合金对腐蚀性能的要求。

本发明的技术方案为：

一种均匀耐腐蚀生物镁合金，所述生物镁合金由Mg、Zn、Nd、Ca、Sm组成；其中各元素的质量百分比组分为：Zn 5.0-7.0%，Nd 0.2-1.5%，Ca 0.1-2.0%，Sm 0.1-1.0%，余量为Mg和不可避免的杂质元素。

优选地,上述生物镁合金中各元素的质量百分比组分为Zn 6.1%，Nd 0.4%，Ca0.9%，Sm 0.3%，其余为镁以及微量杂质元素；按原子百分比计的化学式为Mg_96.92Zn_2.38Nd_0.07Ca_0.57Sm_0.05。

进一步地,所述均匀耐腐蚀生物镁合金的腐蚀方式为全面腐蚀。

一种上述均匀耐腐蚀生物镁合金的制备方法，采用以下步骤：

（1）按配方称取各原材料，在CO₂+SF₆ 混合气体保护下，将高纯镁锭置于石墨-黏土坩埚内加热至700-710℃，待高纯镁锭熔化后依次加入Mg-Ca中间合金，Mg-Nd中间合金和Mg-Sm中间合金，升温至740-750℃，待原材料完全熔化后加入纯锌锭，10-12分钟后，除去熔液表面的废渣，并搅拌均匀，然后降温至735±2℃保温静置25-30分钟；

(2)将保温静置的合金溶体降温至710-715℃,在SF₆和CO₂混合气体保护下，浇铸到预热至395-405℃的模具中,制得Mg-Zn-Nd-Ca-Sm铸态合金母锭，其中所述的SF₆和CO₂体积比为1:130；