[发明专利]一种作为植入材料的镁合金丝材的制备方法

说明书

本发明涉及金属材料镁合金的制备技术领域，特别提供一种作为植入材料的镁合金丝材的制备方法。该方法通过熔炼获得特定成分的镁合金铸锭，接着通过挤压将铸锭加工成棒材，然后将棒材通过拉拔的方式获得特定尺寸的镁合金丝材。本发明通过双向拉拔，即拉拔过程中每一道次均改变丝材的拉拔方向，在保持原单向拉拔过程中细化晶粒等有利因素下，通过双向拉拔调控织构类型，可提高镁合金的塑性及耐蚀性，获得更符合生物材料的性能要求的医疗器械。

技术领域

本发明涉及金属材料镁合金的制备技术领域，特别提供一种作为植入材料的镁合金丝材的制备方法。

背景技术

近年来，消化道癌症逐渐成为发病率和致死率较高的癌症之一，消化道重建术是去除病变组织的有效方法，在消化道重建术中，机械吻合的使用可以实现医疗手段的标准化，减少术后并发症的发生。镁合金由于具有良好的力学性能和生物相容性，在植入后可以通过降解被人体代谢吸收，避免二次取出手术，作为吻合钉使用具有非常大的应用潜力。

作为生物医用材料，镁合金应该具有较好的强度，塑性以及耐蚀性以保证在服役阶段可以提供足够的力学支撑作用。目前市面上常见的吻合钉多为直径0.2～0.3mm之间的丝材，拉拔作为传统的加工方式，是丝材制备的常用手段。但由于镁合金具有密排六方的晶体结构，开动的滑移系有限。而且，在拉拔过程中，晶粒细化、加工硬化以及材料中的硬取向经常导致拉拔态的材料具有高强度低塑性的特点，拉拔过程中经常出现断丝现象。基于上述背景，如果能开发一种新型的加工方式，使之不仅具有较高的加工效率，而且可以提高材料的塑性和耐蚀性，将有助于镁合金在生物医用领域的进一步发展和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种作为植入材料的镁合金丝材的制备方法，解决镁合金丝材由于拉拔过程中严重的加工硬化以及一系列的组织演变，最终材料的塑性耐蚀性受到影响，影响材料的加工性能以及作为生物医用材料的使用等问题。

本发明的技术方案是：

一种作为植入材料的镁合金丝材的制备方法，包括如下操作步骤：

(1)在SF₆和CO₂的保护作用下，将纯镁、纯锌以及镁钕合金按比例熔炼成液态金属，搅拌均匀，静置后去除表面熔渣形成合金溶液，将合金溶液浇铸成铸锭；

(2)将步骤(1)中的铸锭均匀化热处理，热处理温度为200～500℃，保温时间为2～12h；

(3)将挤压模具和步骤(2)中均匀化热处理后的铸锭预热，预热温度250～400℃，保温时间为1～2h，通过挤压加工成直径5～8mm、长500～2000mm的镁合金棒材；

(4)将步骤(3)中的镁合金棒材进行多道次拉拔加工成丝材，即每道次拉拔后将棒材绕横截面旋转180°后再进行下一道次的双向拉拔；拉拔过程中配合退火热处理，热处理温度为250～350℃，保温时间为10～60min，单道次变形量为6～9％，拉拔速度在0.01～0.05m/s。

所述的作为植入材料的镁合金丝材的制备方法，步骤(1)中，按重量百分比计，镁合金的成分及含量如下：Zn 0.2％～2.5％，Nd 0.2％～2.5％，Mg余量。

所述的作为植入材料的镁合金丝材的制备方法，步骤(1)中，SF₆和CO₂混合气体作为保护性气氛，按体积百分比计，CO₂的含量为99.5％，SF₆的含量为0.5％。

本发明的设计思想是：

针对传统拉拔过程中由于加工硬化以及镁合金滑移系有限，最终导致材料的塑性以及耐蚀性降低，难以满足在愈合前作为植入材料提供足够的力学支撑作用等问题。本发明通过不断改变材料的拉拔方向，改变材料在拉拔过程中的受力方向，调控织构的变化，通过改变传统拉拔工艺提高材料的塑性和耐蚀性，使材料在具有良好的成型性能的同时又能在植入后提供充分的力学支撑作用。