[发明专利]一种医用可降解高强韧耐蚀多元Mg-Zn-Y-Ca-Zr合金及其制备方法

摘要

本发明公开了一种医用可降解高强韧耐蚀多元Mg‑Zn‑Y‑Ca‑Zr合金及其制备方法，属于生物材料领域。它是一种由Mg、Zn、Y、Ca、Zr组成的镁合金，其化学组成按质量百分比为：Zn 2.0‑6.0%，Y 0.4‑1.2%（Zn/Y为5:1），Ca 0.3‑0.9%，Zr 0.5‑0.7%，其余为Mg。采用全程气体保护电阻炉熔炼+旋转磁场和超声波外场复合处理技术制造铸锭，再经过均匀化处理及热挤压变形，得到在镁基体上弥散分布着极其均匀细小的MgZn2、Mg3YZn6、Ca2Mg6Zn3第二相，从而获得具有极佳高强韧、耐腐蚀、可完全降解的生物医用镁合金。本发明可用于心血管介入治疗、骨内植入等医疗领域。

主权项

1.一种医用可降解高强韧耐蚀多元Mg‑Zn‑Y‑Ca‑Zr合金，其特征在于：由以下质量百分比的元素组成：Zn 2.0‑6.0%，Y 0.4‑1.2%，Ca 0.3‑0.9%，Zr 0.5‑0.7%，其余为Mg和不可避免的杂质元素；其中，Zn与Y的质量配比为5:1；所述的医用可降解高强韧耐蚀多元Mg‑Zn‑Y‑Ca‑Zr合金的制备方法，工艺步骤为：第一步：熔炼（1）按照质量比Mg∶Zn∶Y∶Mg‑30wt.%Ca∶Mg‑30wt.%Zr=500∶10.5~34.3∶2.1~6.9∶5.3~17.1∶8.8~13.1的比例称取原料；（2）首先用ZnO和滑石粉涂料将自制不导磁不锈钢坩埚内壁均匀刷至白色，并将扒渣勺、搅拌勺、模具预热到200~210℃；（3）待炉温升到400~450℃时，将镁块放入坩埚中继续升温到710~720℃，保温15~20 min使镁块熔化；（4）当温度降到700~710℃时扒渣，加入Zn块；（5）当镁基熔液温度回升至 750~760℃时扒渣，将颗粒状纯Y、Mg‑30wt.%Ca 中间合金和Mg‑30wt.%Zr中间合金同时加入，用搅拌勺低于液面轻微搅拌2~3min，在750‑760℃温度下保温20min使Y、Mg‑30wt.%Ca 中间合金和 Mg‑30wt.%Zr 中间合金熔化；（6）再将镁基熔液温度升至 780~800℃，保温 20~30 min，然后降温至 730~750℃，不断电精炼 8~10 min，精炼后升温到750~760℃静置 25~40 min；（7）将熔体和坩埚一起置入旋转磁场和超声波外场复合作用的试验装置中；（8）对合金熔体进行旋转磁场处理，其工艺参数为：熔体温度730~740℃，输出频率10~20Hz，磁场强度60~80T，作用时间5~10 min；（9）再对合金熔体进行超声波外场处理，其工艺参数为：熔体温度730~740℃，输出频率18~19k Hz，电流强度3~5A，施振时间8~10 min；（10）复合处理后，将熔体静置5~6 min后扒渣浇入预热温度为200~210℃的铸铁模具中，即得到Mg‑Zn‑Y‑Ca‑Zr镁合金铸锭；上述整个过程中，通入99%CO2+1%SF6保护气体进行全程气体保护；第二步：均匀化处理将第一步所得Mg‑Zn‑Y‑Ca‑Zr镁合金铸锭进行均匀化处理，工艺条件为：加热温度为450~500℃，保温时间为8~10h，冷却方式为60~70℃水淬；第三步：热挤压变形 将第二步处理以后的铸锭清理打磨，得到表面光滑、无夹杂、无突兀和凹陷的挤压坯料，经一次挤压得到所需合金材料。