一种锌镁功能梯度生物复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锌镁功能梯度生物复合材料的制备方法，采用镁粉、锌粉、HA粉为原料，球磨混粉、装模、真空放电等离子烧结，制成两种梯度结构的锌镁复合材料，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制备的锌镁梯度材料在界面处结合强度高，没有脱粘现象；各梯度层的耐磨性以及力学性能方面（抗压强度为293.66MPa，弹性模量为8.0GPa，断裂韧性为9.327 MPa·mm

Preparation method of zinc magnesium functional gradient biological composite material

The invention relates to a preparation method of a magnesium zinc functionally gradient biocomposites, using magnesium powder, zinc powder and HA powder as raw material, milling powder mixing, molding, vacuum spark plasma sintering, made of zinc magnesium composite two gradient structure, the preparation method has the advantages of advanced technology, data accurate and informative, zinc magnesium gradient preparation of materials with high bonding strength at the interface, no debonding phenomenon; wear resistance and mechanical properties of the gradient layer (293.66MPa compressive strength and elastic modulus of 8.0GPa, fracture toughness of 9.327 MPa - mm

【技术实现步骤摘要】
一种锌镁功能梯度生物复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种功能梯度生物材料的制备方法，具体涉及一种锌镁合金层状梯度材料以及同心圆梯度状的复合材料的制备方法，属于医用生物材料的制备及应用的

技术介绍
目前临床应用的生物材料主要有生物无机材料、生物高分子材料、生物金属材料、生物复合材料。医用金属材料兼具强度、塑韧性、抗疲劳性能等优点，因此其在临床应用中最为广泛。目前医用金属材料往往是作为长期植入件，但在生理腐蚀下产生金属离子可导致毒副作用，弹性模量过高出现的“应力屏蔽”效应等负面问题，而且必须经过二次手术取出。由于可降解生物材料在生物体内可以与体液等介质相互作用并逐渐降解，其分解产物可参与代谢，并最终排出体外，无需二次手术取出。因此取得了人们的广泛关注，可降解生物材料也成为了当前生物材料的研究热点。可降解生物材料可分为可降解高分子材料、可降解陶瓷材料和可降解医用金属材料。可降解生物高分子材料虽然在人体中能够完全被吸收，但是其强度较低，无法提供结构支撑的功能，因此不能取得广泛地临床应用。可降解陶瓷材料则存在韧性差无法协调变形的缺点。近年来可降解医用镁合金材料也成为了研究热点之一。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锌镁功能梯度生物复合材料的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、锌、ZK61、丙酮、去离子水、无水乙醇、硫酸锌、氯化铵、硼酸、锌板、石墨块、石墨垫块、石墨压块、石墨纸、砂纸；制备方法如下：（1）精选化学物质材料（2）制作石墨模具石墨模具用石墨块制作，模具型腔为圆柱形腔体，型腔尺寸为200mm×160mm×100mm，型腔表面粗糙度Ra≤0.08~0.16μm；（3）配制、球磨①在真空手套箱中称取锌粉48.6±0.01g、镁粉3.54±0.01g，装入第一个球磨罐，并放入玛瑙球，球料比为3:1，并密闭；②在真空手套箱中称取镁粉6.26±0.01g、锌粉0.38g±0.01g，HA粉...

【技术特征摘要】
1.一种锌镁功能梯度生物复合材料的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、锌、ZK61、丙酮、去离子水、无水乙醇、硫酸锌、氯化铵、硼酸、锌板、石墨块、石墨垫块、石墨压块、石墨纸、砂纸；制备方法如下：（1）精选化学物质材料（2）制作石墨模具石墨模具用石墨块制作，模具型腔为圆柱形腔体，型腔尺寸为200mm×160mm×100mm，型腔表面粗糙度Ra≤0.08~0.16μm；（3）配制、球磨①在真空手套箱中称取锌粉48.6±0.01g、镁粉3.54±0.01g，装入第一个球磨罐，并放入玛瑙球，球料比为3:1，并密闭；②在真空手套箱中称取镁粉6.26±0.01g、锌粉0.38g±0.01g，HA粉0.36g，装入第二个球磨罐，并放入玛瑙球，球料比为3:1，并密闭；③在真空手套箱中称取镁粉1.35±0.01g、锌粉0.12g±0.01g，装入第三个球磨罐，并放入玛瑙球，球料比为3:1，并密闭；④将三个球磨罐置于球磨机上，进行球磨，球磨速度300r/min，球磨6h，其中正转30min，停10min，再反转30min，球磨后分别得到Zn-10Mg粉，Mg-5.5Zn-5HA粉和Mg-5.5Zn粉；（4）装模1．层状梯度材料的装模步骤：将石墨模具垂直置于钢质平板上，将石墨垫块置于模具型腔底部，将石墨纸置于石墨垫块上，称取15.42±0.01g球磨好的Zn-10Mg粉作为第一层放置于石墨纸上部，然后用压力机预压，然后再称取2.62±0.01g球磨好的Mg-5.5Zn-5HA粉作为第二层放置于预压好的第一层Zn-10Mg粉表面，再次用压力机预压；最后，再称取15.42±0.01g球磨好的Zn-10Mg粉作为第三层放置于第二层的粉表面，在进行一次预压；这些步骤完成后，上部用石墨纸盖住，并由石墨压块压牢；2．同心圆状梯度材料的装模步骤：将石墨模具垂直置于钢质平板上，将石墨垫块置于模具型腔底部，将石墨纸置于石墨垫块上，将石墨纸卷分别卷成与磨具等高的、直径为10mm和20mm的圆柱状纸筒，将它们沿石墨模具的轴心方向垂直放入模具中，然后称取1.47±0.01g球磨好的Mg-5.5Zn粉作为内层放入石墨纸筒的内侧，再称取4.38±0.01g球磨好的Mg-5.5Zn-5HA粉作为中间层放入两个石墨纸筒中间，接着称取21.30±0.01g球磨好的Zn-10Mg粉作为外层放置于石墨纸筒的外侧，然后将石墨纸筒抽出；这些步骤完成后，上部用石墨纸盖住，并由石墨压块压牢；（5）真空放电等离子烧结成型梯度材料的烧结是在真空放电等离子烧结炉内进行的，是在真空状态下，加热、施压过程中完成的；①将装模的石墨模具平行垂直移入真空放电等离子烧结炉内的工作台上，并由上压块、压力块垂直压牢；②关闭真空放电等离子烧结炉，并密闭；③开启外水循环冷却管，进行外水循环冷却；④开启真空泵，抽取炉内空气，使炉腔内压强达5Pa，并恒定；⑤开启真空放电等离子炉加热开关，加热炉腔内的石墨模具及混合细粉，加热温度370℃±2℃，恒温保温时间为5min；开启压力电机，对石墨模具内的混合细粉施压，施压压强40MPa；在加热、施压过程中，石墨模具内的混合细粉烧结成型为块体；⑥烧结成型后，停止加热，继续施压，使块体随炉冷却至25℃；⑦开炉，开模，取出块体，即为Zn-Mg梯度材料块体。2.根据权利要求1或2所述的一种锌镁功能梯度生物复合材料的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：（6）清理块体表面将块体材料置于钢质平板上，用砂纸打磨块体正反表面及周边，使其光洁；用无水乙醇清洗板形材...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔泽琴，张亚凯，李国凯，宫殿清，王文先，程伟丽，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14