[发明专利]一种具有抗菌功能的抗菌钴基合金

说明书

本发明的目的在于提供一种具有抗菌功能的抗菌钴基合金，其特征在于：该钴基合金的化学成分如下(重量％)：Cr：25‑30％；Mo：5‑8％；Ga：0.8‑5.0％；C≤0.5％；其余为Co元素及其他不可避免的杂质。通过在CoCrMo合金基体中添加适量的Ga元素，调控Ga/Mo元素的比值及相应的热处理，使合金中析出含Ga中间相，在提高材料力学性能的同时，也赋予材料优异的抗菌功能。该合金可广泛应用于骨科等临床领域中，能够进一步显著地降低现有植入物用钴基合金器械使用中引发的细菌感染风险。

技术领域

本发明涉及医用合金领域，具体提供一种具有抗菌功能的钴基合金。通过在CoCrMo合金基体中添加适量的Ga元素，并且调控合金中Ga/Mo元素的比值，不仅能够提高材料的力学性能，同样能够赋予材料优异的抗菌功能。

背景技术

钴基合金由于其优良的强度、耐蚀性、耐磨性能及生物相容性是目前临床应用中性能最佳的植入材料之一。CoCrMo合金(钴铬钼)是钴基合金中的一种，是一种能耐磨损和耐腐蚀的钴基合金。最初的钴基合金是钴铬二元合金，之后发展成钴铬钨三元组成，再后来才发展出钴铬钼合金。CoCrMo合金与不锈钢、钛合金相比与人体具有良好的生物相容性，已成为临床中较为理想的人工关节用主要材料，并被广泛应用于金属髋关节等外科植入物，例如膝关节和髋关节假体、股骨柄及髋臼杯等。铸造态的Co-Cr-Mo合金作为用于牙科植入物和人工关节连接件，在临床上已经应用了数十年。相对于医用不锈钢，钴基合金具有更优异的耐腐蚀及耐磨性能。有研究表明，钴铬合金制造的关节替换件在髋臼杯耐磨性测试实验中的磨损率为0.14毫米/年。此外钴基合金的弹性模量为220-234GPa，较高的弹性模量使钴基合金在金属-金属人工关节置换方面具有明显的优势。

然而，医疗器械在使用过程中，存在手术部位细菌感染的问题，并且由医疗器械所引发的局部细菌感染是目前最常见的并发症之一，植入医疗器械的应用会进一步增加术后感染发生的可能。术后感染不仅导致较差的功能恢复，而且延长患者住院时间，患者还需经历再次手术取出植入医疗器械并清除病灶，给患者带来沉重的经济负担和精神压力。世界卫生组织的统计数据显示，每天全世界有超过1400万人经历着院内感染的风险，其中60％的细菌感染与使用的医疗器械相关。现阶段愈发严重的细菌感染问题不仅给患者带来了巨大的身心痛苦和沉重的经济负担，也会对医院和社会等造成不同程度的负面影响。

因此，本发明研究开发了一种新型的抗菌钴基合金，创新性地提出了在钴基合金的基础上添加Ga元素，通过调控合金中Ga/Mo元素的比值以及相应的热处理，使材料基体中析出Mo₃Ga等金属间化合物，不仅能够提高材料的力学性能，同样也赋予材料优异的抗菌性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗菌功能的钴基合金，通过在CoCrMo合金基体中添加适量的Ga元素，在提高材料力学性能的同时，也赋予材料优异的抗菌功能。该合金可广泛应用于骨科等临床领域中，能够进一步显著地降低现有植入物用钴基合金器械使用中引发的细菌感染风险。

本发明的技术方案是：

一种具有抗菌功能的钴基合金，其特征在于：按重量百分比计，该钴基合金的化学成分如下：Cr：25-30％；Mo：5-8％；Ga：0.8-5.0％；C≤0.5％；其余为Co元素及其他不可避免的杂质。合金中杂质元素含量符合医用钴基合金国家标准中的相应要求。

作为优选的技术方案：该钴基合金的化学成分如下：Cr：27-29％；Mo：6-7％；Ga：1.0-3.0％；C≤0.3％；其余为Co元素及其他不可避免的杂质。

本发明的具有抗菌功能的钴基合金的成分设计中，Mo和Ga的元素含量需要严格控制，当Ga/Mo的比值大于0.1时，材料可具备优异的抗菌功能。