[发明专利]一种钴铬合金生物材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钴铬合金生物材料及其制备方法，以重量百分比计算，包括以下组分：余量为Co。该材料的制备方法为按比例称取原材料后将Co、Mo、Cr、Si、Fe、C、N进行混合熔炼，均匀化后按生物需求浇注成型；在浇注成型且未冷却的制品表面喷涂ZrO₂，然后自然冷却即得钴铬合金生物材料；该方案改进了合金材料的组成，有效改善材料的机械性能和生物相容性，并且通过喷涂改性合金材料表面，使其表面产生相变，提升合金表面的强度同时维持合金内部韧性，使得该材料表面更耐磨，进而确保其具有较高的使用寿命。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，特别涉及一种钴铬合金生物材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的不断发展，医疗水平也越来越发达，生物材料作为生命科学研究最重要的一个领域，人体大多数器官都可以被人造器官等植入生物体内的医疗器具所替代，如人体的骨骼、心脏起搏器等人体硬组织可以用金属钛合金、铬合金替代。由于植入生物体内的医疗器具、合金或与生物体表面直接接触，因此，要求这些医疗器具具有高耐腐蚀性和生物相容性。另外，当这些医疗器具作为人工关节材料时，要求其具有高强度和高耐磨性，并且还要求材料具有更高的使用寿命，避免频繁更换对活体组织造成伤害。

ASTM F90合金的由于具有上述优异特性，被广泛应用在大动脉支架、冠状动脉支架、胆管用支架等极细血管用支架材料。但是，ASTM F90合金含有大量的Ni，而Ni的存在会引起生物毒性，在用作生物植入体时，日渐析出的Ni会引起严重的过敏，难以确保合金的性能，因而不含Ni的合金材料被研发，申请号为201310062930.5的中国专利公布了一种生物体用Co基合金及支架，该生物体用Co基合金为Co-Cr-W-Fe类生物体用Co基合金。所述合金由Cr：W：Fe：余量为Co和不可避免的杂质的组成。该专利所记载的为一种无镍钴基合金，由于其具有良好的弹性模量、生物相容性及良好加工性能，被认为是支架材料理想材料。但是通过铸造制备的该合金表面晶粒较粗大力学性能及耐磨性较低，难以保证合金作为人工关节及手术器械材料要求的高硬度和高耐磨性的特性，以及难以确保合金的使用寿命。

因此，如何提供一种高性能且具有更长使用寿命的钴铬合金材料是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钴铬合金生物材料及其制备方法，通过改善合金材料的组成和制备工艺，有效提升合金材料的性能和使用寿命，提升生物相容性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钴铬合金生物材料，以重量百分比计算，包括以下组分：MoCrSiZrO2FeCN余量为Co。

优选的，以重量百分比计算，包括以下组分：MoCrSiZrO₂FeCN余量为Co。

优选的，以重量百分比计算，包括以下组分：Mo 26％，Cr 14.5％，Si 3.5％，ZrO₂2.0％，Fe 0.9％，C 0.5％，N 0.3％，余量为Co。

优选的，所述ZrO₂的平均粒径为

上述优选技术方案的有益效果是：平均粒径小于0.05mm会导致喷射材料质轻，难以对合金表面进行充分的处理，而平均粒径大于1.0mm会延长表面处理时间，严重降低处理效率。

优选的，所述ZrO₂的维氏硬度

上述优选技术方案的有益效果是：维氏硬度小于500，难以在一定的深度范围内引起足够的相变，而维氏硬度大于1200则会导致表面粗糙度增大，易于产生裂纹，难以满足使用需求。

本发明还提供了一种如上技术方案所述的钴铬合金生物材料的制备方法，包括以下步骤：