[发明专利]一种抗菌可降解的Zn-Cu-Ag合金及其制备方法

说明书

一种抗菌可降解的Zn‑Cu‑Ag合金及其制备方法，合金按质量百分比含Cu 2～4％，Ag0.1～5％，余量为Zn及不可避免的杂质；屈服强度175～185MPa，抗拉强度255～270MPa，延伸率74～90％；方法为：(1)准备原料；(2)保护气氛将纯锌加热形成锌熔体；(3)在加入铜丝升温至650～680℃后保温5～8min；(4)加入银丝搅拌5～10min；(5)在除气和扒渣，后导入静置炉，静置后铸造；(6)350～420℃温6～24h进行固溶处理，水淬至常温。本发明的方法简单，操作方便，减少了能耗，合金产品缺陷少，适合大量推广。

技术领域

本发明涉及金属属于医用金属材料及其制备领域，具体涉及一种抗菌可降解的Zn-Cu-Ag合金及其制备方法。

背景技术

作为一种新型生物可降解医用金属材料，锌合金具有易于加工成型、价格低廉和良好的生物相容性等优点。传统的医用可降解金属材料的研究主要集中在铁基合金和镁基合金，但是由于镁基合金的腐蚀速率较快而铁基合金由于具有很明显的副作用限制了以上两种合金在医用金属材料方面的应用。镁与铁的标准电极电位分别是﹣2.372V和﹣0.440V，锌的标准电极电位介于镁与铁之间，为﹣0.762V，所以锌及锌合金的腐蚀速率理论上比铁快比锌慢，是更为适宜的生物降解材料。有研究表明，锌丝植入小鼠体内后能保持四个月的完整性，在六个月后能形成致密的腐蚀产物层，并且降解速率先快后慢，Zn的氧化物及部分碳酸盐是主要的降解产物且对小鼠无副作用。所以，锌合金作为可降解医用金属材料前景广阔。

锌元素是人体正常生长发育必不可少的微量元素，在人体中的含量约为2g，每日人体需要摄入的锌元素为10～20mg；Zn是人体许多重要酶的组成元素，对维持免疫系统的正常功能有重要作用，并且锌可增强组织的再生能力，促进伤口愈合；此外，Zn还参与核酸代谢信号传递、调节基因即调节DNA复制、转译和转录等人体正常的生理过程；Zn具有良好的抗动脉粥样硬化的特点。因此利用锌及锌合金作为可降解支架类材料具有极大的优势。

Zn作为可降解金属植入材料与其他金属材料相比有很多优势，但是纯锌的力学性能较低，强度仅为40MPa，并且表现出脆性，达不到植入材料的要求；利用合金化、均匀化处理等方法提高锌基体的力学性能是很有效的，目前锌合金的合金元素主要为：Al、Mg、Cu、Ti、Pb、Cd、Ag、Zr等；为达到医用植入材料的要求，所用的合金元素不仅需要满足力学性能，还要求是人体健康无害的合金和具有良好的生物相容性，保证合金在人体分解出的离子无毒。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌可降解的Zn-Cu-Ag合金及其制备方法，通过成分组合形成符合可降解医用植入材料的要求的锌合金，具有很强的抗菌作用，且制备工艺简单。

本发明的抗菌可降解的Zn-Cu-Ag合金按质量百分比含Cu 2～4％，Ag 0.1～5％，余量为Zn及不可避免的杂质；其屈服强度为175～185MPa，抗拉强度为255～270MPa，延伸率为74～90％。

上述的抗菌可降解的Zn-Cu-Ag合金中杂质的质量分数≤0.3％，杂质中单个元素的质量分数≤0.05％。

本发明的抗菌可降解的Zn-Cu-Ag合金的制备方法包括以下步骤：

1、准备纯锌、铜丝和银丝作为原料；其中Cu占全部原料总质量的2～4％，Ag占全部原料总质量的0.1～5％，其余为Zn；

2、在保护气氛条件下，将纯锌置于坩埚中加热到580～630℃，形成锌熔体；

3、在保护气氛条件下，将铜丝加入到锌熔体中，在搅拌条件下将锌熔体升温至650～680℃后保温5～8min，此时铜丝熔化，形成锌铜熔体；

4、在保护气氛条件下，向锌铜熔体中加入银丝，然后搅拌5～10min，此时银丝熔化，形成锌铜银熔体；