一种含Sr的镁合金制造技术

本发明专利技术公开了一种含Sr的镁合金。该镁合金中包括Mg‑Si‑Sr‑Zn，所述镁合金中Si的质量百分数为0～1.0％，但不包括0，Sr的质量百分数为0～1.0％，但不包括0,Zn的质量百分数为2.0～3.0％，但不包括0。所述镁合金中还包括微量元素，所述微量元素为锶、锰、磷、锆、锡、铁、铜和稀土元素中的至少一种；所述微量元素的质量百分含量为0～3％，但不包括0。本发明专利技术的Mg‑Si‑Sr‑Zn系镁合金的力学强度符合医用植入材料的强度要求，通过调控所加合金元素的含量，可实现对其在体内降解速度的调控。实验结果表明其对成骨细胞无明显毒性，生物相容性良好，减少患者的痛苦，增加术后安全性与舒适度。

A Magnesium Alloy Containing Sr

【技术实现步骤摘要】
一种含Sr的镁合金
本专利技术涉及一种含Sr的镁合金，属于医用金属材料制备

技术介绍
虽然传统医用金属材料具有良好的力学性质和耐腐蚀性能，但其在体内的长期存在可能会对周围组织造成不同程度的刺激：如心血管支架的长期存在可能诱发内膜增生并导致支架内再狭窄的发生，支架的存在也会干扰植入段血管的内皮细胞功能；传统金属内固定材料的弹性模量远高于人骨，其长期存在造成“应力遮挡”效应，以致骨折愈合迟缓，甚至诱发二次骨折。此外，植入材料发生腐蚀、磨损而导致有害离子溶出，引发人体过敏和炎症反应，严重时甚至导致畸变和诱导癌变。对于幼儿，青少年以及运动员来说，以及在一些植入体引起机体严重不适的情况下，金属植入体一般都需要二次手术取出，二次手术可能带来经济负担，手术风险以及并发症。因此，医用金属材料在疾病治疗的有效性、精准性和时序性上有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含Sr的镁合金。本专利技术制备的Mg-Si-Sr-Zn系合金具有适宜的力学性能、可调节的腐蚀速率和良好的细胞相容性，可作为医用植入材料。本专利技术所提供的Mg-Si-Sr-Zn系镁合金，包括Mg、Si、Sr和Zn；以重量百分比计，所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金中Si的质量百分数为0～1％，但不包括0；Sr的质量百分数为0～1％，但不包括0；Zn的质量百分数为0～3％，但不包括0；余量为镁。上述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金中，还包括微量元素，所述微量元素具体选自锶、锰、磷、锆、锡、铁、铜和稀土元素中的至少一种；所述微量元素的质量百分含量具体为0～3％，但不包括0。本专利技术提供的Mg-Si-Sr-Zn系镁合金具体为下述1)—4)中任一种，为重量百分比：1)由99.99％的Mg,0.1％～1％的Si,0.1％～1％的Sr,0.1％～3％的Zn组成；2)由99.9％的Mg,0.1％～1％的Si,0.1％～1％的Sr,0.1％～3％的Zn组成；3)由99.0％的Mg,0.1％～1％的Si,0.1％～1％的Sr,0.1％～3％的Zn组成。更具体的，所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金中，Mg、Si、Sr、Zn的质量比可为：96.8：0.2：1.0：2.0、97.3：0.2：0.5：2.0、95.8：0.2：1.0：3.0、96.3：0.2：0.5：3.0、96.6：0.4：1.0：2.0、97.1：0.4：0.5：2.0、95.6：0.4：1.0：3.0、96.1：0.4：0.5：3.0。本专利技术进一步提供了制备所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金的方法，包括：将所述Mg、Si、Sr和Zn按照配比混匀后，熔炼，浇注、冷却而得；或者，将所述Mg、Si、Sr、Zn和微量元素按照配比混匀后，熔炼，浇注、冷却而得。上述方法中，所述熔炼在CO2和SF6气氛保护下进行；所述熔炼步骤中，温度为600～850℃；具体为750℃；保温时间为15-20min；所述浇注步骤中，温度具体为250℃；所述冷却步骤中，冷却方式为随炉冷却；冷却的终温为室温。所述方法还包括对所述Mg-Si-Sr-Zn系合金进行机械加工的步骤；所述机械加工具体为挤压、轧制、锻造和快速凝固中至少一种。具体的，所述挤压中，温度为150～320℃；具体为300℃；铸锭挤压前保温时间为0.5～24h；具体为2～4h；保温温度为250～300℃；具体为280℃；挤压比为10～70；具体为36；挤压速度为0.1～10mm/s；具体为1mm/s；挤压方式为径向挤压；所述轧制包括：依次进行粗轧、中轧和精轧；所述粗轧在200～500℃下进行，道次压下量为10～15％；所述中轧在350～450℃下进行，道次压下量为30～60％；所述精轧在150～250℃下进行，道次压下量5～10％；所述锻造包括：将所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金在250～500℃下保温3～50h，然后在200～400℃范围内锻造，锻造速率为350～500mm/s，锻造率为10％～50％；所述快速凝固包括：在惰性气氛保护下，采用高真空快淬系统制备快速凝固薄带，再破碎成粉末状热压；所述热压具体为在150～350℃真空热压1～24h。所述高真空快淬系统的设置如下：加料量2～8g、感应加热功率为3～7kW、喷嘴与辊间距为0.80mm、喷射压力为0.05～0.2MPa、辊轮转速为500～3000r/min及喷嘴狭缝尺寸为1mm×8mm×6mm。所述方法还包括将所述镁合金加工成毛细管材的步骤。具体包括如下步骤：(1)将所述镁合金铸锭加热至350～550℃，保温1～10小时，预热棒材挤压模具350～550℃，以10～40的挤压比对铸锭进行挤压，挤压速度0.1～10mm/s，得到直径10mm的棒材；(2)将挤压得到的棒材截取10～50mm加工成管坯，作为挤压毛细管用；(3)将管坯放入分流挤压模具中进行挤压，挤压温度350～550℃，挤压比16～64，挤压模冲头速度20～30cm/s，得到外径尺寸为2～5mm，壁厚0.1～0.5mm，长度300～1000mm的毛细管；(4)将上述毛细管于100～300℃范围内进行0.5～24小时去应力退火处理，得到镁合金毛细管材。本专利技术还要求保护Mg-Si-Sr-Zn系镁合金在制备可降解医用植入体中的应用。具体的，所述可降解医用植入体为如下1)-4)中任一种：1)可降解支架；所述可降解支架具体选自血管支架、食道支架、肠道支架、气管支架、胆道支架、尿道支架和前列腺支架中的至少一种；2)可降解骨科用植入物；所述可降解骨科植入物具体选自骨板、骨钉、骨棒、脊柱内固定器材、结扎丝、聚髌器、骨蜡、骨修复材料、骨组织修复支架、髓内针和接骨套中的至少一种；3)可降解缝合材料；所述可降解缝合材料具体选自可吸收缝合线、皮肤缝合钉和医用拉链中的至少一种；4)齿科材料；所述齿科材料具体选自齿科植入材料、拔髓针、扩大针、根管锉和牙齿充填材料中的至少一种。此外，本专利技术还要求保护一种可降解医用植入体，其中，该植入体采用前述本专利技术提供的Mg-Si-Sr-Zn系镁合金制备得到。本专利技术中，所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金具备下述(1)-(3)性能可用于制备可降解医用植入体：(1)所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金优异的力学性能，包括强度和塑性；(2)所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金的可降解性；(3)所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金的细胞相容性。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术基于Mg-Si,Mg-Si-Sr,Mg-Si-Zn和Mg-Sr-Zn相图，选择合适的成分点，分别加入适当剂量的Si、Sr、Zn到Mg中，按照同样的熔炼制备合金方法和加工处理路径，制得四元Mg-Si-Sr-Zn合金，在统一的试验条件下开展模拟体液降解行为、力学性能、细胞毒性等方面的对比性研究，得出了不同配比合金元素的加入对镁合金各项性能的影响规律，实现对Mg-Si-Sr-Zn合金作为医用可降解金属的可行性研究。(2)通过模拟体液降解行为，可知不同配比合金元素的加入对Mg-Si-Sr-Zn合金的耐蚀性影响各异。总的来说，Mg-Si-Sr-Zn系合金具有较优异的抗腐蚀能力，在模拟体液中降解缓慢。当Sr的含量达到1.0wt％时，腐蚀速率较其他几种合金要快，通过调整Mg-Si-Sr-Zn合金中合金元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Mg‑Si‑Sr‑Zn系镁合金，包括Mg、Si、Sr和Zn；以重量百分比计，所述Mg‑Si‑Sr‑Zn系镁合金中Si的质量百分数为0～1％，但不包括0；Sr的质量百分数为0～1％，但不包括0；Zn的质量百分数为0～3％，但不包括0；余量为镁。

【技术特征摘要】
1.一种Mg-Si-Sr-Zn系镁合金，包括Mg、Si、Sr和Zn；以重量百分比计，所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金中Si的质量百分数为0～1％，但不包括0；Sr的质量百分数为0～1％，但不包括0；Zn的质量百分数为0～3％，但不包括0；余量为镁。2.根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于：所述镁合金还包括微量元素；所述微量元素具体选自锶、锰、磷、锆、锡、铁、铜和稀土元素中的至少一种；所述微量元素的质量百分含量具体为0～3％，但不包括0。3.一种制备权利要求1或2任一所述Mg-Si-Sr-Zn系镁合金的方法，包括：将所述Mg、Si、Sr和Zn按照配比混匀后，熔炼，浇注、冷却而得；或者，将所述Mg、Si、Sr、Zn和微量元素按照配比混匀后，熔炼，浇注、冷却而得。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述熔炼在CO2和SF6气氛保护下进行；所述熔炼步骤中，温度为600～850℃；具体为750℃；保温时间为15～20min；所述浇注步骤中，温度具体为250℃；所述冷却步骤中，冷却方式为随炉冷却；冷却的终温为室温。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述方法还包括对所述Mg-Si-Sr-Zn系合金进行机械加工的步骤；所述机械加工具体为挤压、轧制、锻造和快速凝固中至少一种。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述挤压中，温度为150～320℃；具体为300℃；铸锭挤压前保温时间为0.5～24h；具体为2～4h；保温温度为250～300℃；具体为280℃；挤压比为10～70；具体为36；挤压速度为0.1～10mm/s；具体为1mm/s；挤压方式为径向挤压；所述轧...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉峰，李文婷，成艳，夏丹丹，刘晓，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11