一种医用镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种医用镁合金，该医用镁合金按照质量百分计包括以下组分：锌1％‑3％、锶0.5％‑0.8％、钇0.1％‑0.2％，不可避免的杂质≤0.01％，余量为镁；该医用镁合金是通过将镁锭、锌粒、Mg‑Sr中间合金、Mg‑Y中间合金利用感应加热悬浮熔炼后，再利用抽真空将熔融合金液吸入挤压模具，经过挤压模具的多次喇叭通道和转角通道挤压而成。本发明专利技术还公开了一种高耐腐蚀性的医用镁合金的制备方法。该制备方法制备的医用镁合金具有较好的耐腐蚀性、生物相容性以及力学性能，且该制备方法对原料的熔炼比较充分，熔炼时间短，可以细化合金的晶粒，保证合金中晶粒的分布均匀性。

A medical magnesium alloy and its preparation method

The invention discloses a medical magnesium alloy. The medical magnesium alloy comprises the following components according to the mass percentage: zinc 1% \u2011 3%, strontium 0.5% \u2011 0.8%, yttrium 0.1% \u2011 0.2%, inevitable impurities \u2264 0.01%, and the residual is magnesium. The medical magnesium alloy uses induction heating to suspend smelting the magnesium ingot, zinc particle, Mg \u2011 SR intermediate alloy, and Mg \u2011 y intermediate alloy, and then uses the pumping truth The molten alloy liquid is sucked into the extrusion die by air and extruded through the multiple trumpet channels and corner channels of the extrusion die. The invention also discloses a preparation method of medical magnesium alloy with high corrosion resistance. The medical magnesium alloy prepared by this preparation method has good corrosion resistance, biocompatibility and mechanical properties. Moreover, this preparation method has sufficient melting of raw materials, short melting time, and can refine the alloy grain and ensure the distribution uniformity of grain in the alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种医用镁合金及其制备方法
本专利技术属于镁合金
，特别涉及一种医用镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁及镁合金具有许多优于现有生物医用金属材料的性能。其具体优点为：第一，良好的生物相容性，这种性能特别是在骨骼新陈代谢中不可或缺。镁在人体中正常含量为25g，半数存在于骨骼中，血清正常镁浓度为1.5-2.5mm/mol，其几乎参与人体所有的新陈代谢活动，包括骨细胞的形成，加速骨质的愈合，激活体内各种酶，参与蛋白质的合成，肌肉收缩及体温调节。第二，优良的力学性能，可以缓解骨科植入物的应力遮挡效应。Mg及其合金密度低，不到医用钛合金密度的1/3，与人体密质骨极其相近。其可减轻植入人体后患者的不适感和负重感，便于促进其康复。另外，Mg及其合金具有较高的比强度与比刚度，杨氏模量约为45Gpa，不到医用钛合金弹性模量的一半，更接近天然骨皮质组织，能有效缓解骨科植入物的应力遮挡效应，而且具备足够的强度，可避免植入材料和人骨弹性模量不匹配造成的骨骼强度降低和愈合迟缓问题；第三，人体内可降解性。镁的标准平衡电位为-2.37V，低于其他工业金属植入材料。其氧化膜疏松多孔，尤其是在含有氯离子的腐蚀介质中呈现出较高的化学和电化学活性，使其具有很强的可降解天然优势。镁能在人体自身修复的同时被生物降解腐蚀，降解腐蚀的产物能够被身体吸收或排泄。由于其可降解性，人体自身修复后，无需经历二次手术，无需将其取出。第四，良好的导热性和无磁性，对CT等检查的干扰较小。但是，镁材料的缺陷是其腐蚀速率太快，以至于其作为植入材料植入人体后，在人体未修复完成前，镁材料已经降解消失。因此，如何提高医用镁合金材料的耐腐蚀性，是镁合金作为医用植入材料研究的重点。现有技术中，提高镁合金材料耐腐蚀性的方式可以从镁合金的制备过程着手，一般采用纯化镁合金、加入合金元素等手段。提高镁合金的纯度，减少杂质元素的含量，虽然可以提高镁合金的耐腐蚀性，但是原料的纯化成本高，在去除杂质的同时，也会导致力学性能的降低。因此，通过加入合金元素的手段制成具有较高耐腐蚀性的镁合金是医用镁合金制备的研究重点。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种医用镁合金及其制备方法，利用该方法制备的医用镁合金具有较好的耐腐蚀性、生物相容性以及力学性能。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种医用镁合金，该医用镁合金按照质量百分计包括以下组分：锌1％-3％、锶0.5％-0.8％、钇0.1％-0.2％，不可避免的杂质≤0.01％，余量为镁；该医用镁合金是通过将镁锭、锌粒、Mg-Sr中间合金、Mg-Y中间合金利用感应加热悬浮熔炼后，再利用抽真空将熔融合金液吸入挤压模具，经过挤压模具的多次喇叭通道和转角通道挤压而成。本专利技术还提供了一种医用镁合金的制备方法，包括如下步骤：(1)按照质量配比称取镁锭、锌粒、Mg-Sr中间合金以及Mg-Y中间合金，将镁锭打磨，去除表面的氧化膜后，将镁锭放入预热坩埚中，对镁锭进行预热；(2)将熔炼坩埚的温度升温至600-650℃，然后将预热后的镁锭投入熔炼坩埚中，利用与熔炼坩埚连通的真空装置对熔炼坩埚进行抽真空，然后向熔炼坩埚中通入保护性气体；(3)将熔炼坩埚上的感应线圈通电，使熔炼坩埚内的镁锭悬浮，对熔炼坩埚加热至700-750℃，保温20-30min，使镁锭全部熔化；(4)向熔炼坩埚中加入锌粒，保温10-15min，使锌粒完全熔化；(5)向熔炼坩埚中加入Mg-Sr中间合金以及Mg-Y中间合金，加热至800℃，使Mg-Sr中间合金以及Mg-Y中间合金完全熔化，然后降温至700℃，得到熔融合金液；(6)利用真空装置对熔炼坩埚进行抽真空，在负压作用下，使熔融合金液进入挤压模具，熔融合金液先经过挤压模具中的喇叭通道挤压后，再经过多道转角通道的挤压，并经过冷却，得到合金铸锭。优选的，所述步骤(1)中的预热温度为200-250℃。优选的，步骤(2)中，所述保护性气体为CO2和SF6的混合气体。优选的，所述混合气体中，CO2和SF6的体积比为98：2。优选的，步骤(6)中的喇叭通道具有三个，每个喇叭通道具有大直径口和小直径口，第一个喇叭通道的大直径口与熔炼坩埚的出液口连接，相邻两个喇叭通道之间通过圆柱通道连接。优选的，所述转角通道的内角为90°。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的镁合金中加入锌，可以起到强化作用，提高镁基体的电位，改善镁合金的耐腐蚀性，提高镁合金的力学性能；(2)本专利技术的镁合金中加入锶，有助于消除镁合金的显微缩孔，增加铸件致密度；而且，锶可以产生固氢作用，减少氢气孔的产生；锶可以提高镁合金的热稳定性，提高镁合金的强度；锶可以降低镁合金的枝晶大小，细化晶粒，提高镁合金的耐腐蚀性，且无细胞毒性，提高镁合金的生物相容性；(3)本专利技术的镁合金中加入钇，可以与铁、镍等杂质生成稳定的化合物，形成不熔性的颗粒，从而可以沉降下来，净化镁合金，降低杂质含量，减少杂质元素的有害影响，提高镁合金的耐腐蚀性；同时，本专利技术通过控制钇的含量，在保证钇的有益效果的同时，极大降低其潜在副作用，保证在人体使用期间不会对人体产生危害；钇和锶的复合添加，可以产生协同作用，降低镁合金的腐蚀速率；(4)本专利技术的镁合金的制备方法，在熔炼过程中采用感应加热悬浮熔炼的方式，熔炼原料不会与熔炼坩埚接触，不会产生来自坩埚的杂质，提高熔炼纯度；而且，在电磁力的作用下，熔炼原料呈涡流状态，便于生成成分组织均匀的合金，缩短熔炼时间；(5)本专利技术的镁合金的制备方法的熔炼过程中，采用先熔炼镁，再熔炼锌，最后熔炼锶和钇，熔炼完成后，再降温，这样的熔炼过程可以使得熔炼更成分，也可避免锶和钇烧损，保证熔炼的充分性；(6)本专利技术的镁合金的制备方法采用抽真空的方法将熔融合金液吸入挤压模具，有助于合金液的冷却，便于后续的挤压成形，并细化晶粒，使合金中的晶粒分布更均匀，增加镁合金的强度；(7)本专利技术的镁合金的制备方法中的挤压模具采用喇叭通道和转角通道配合；其中的喇叭通道，其直径变化的作用，有助于合金液的逐步冷却，并且可以使得合金液中的不熔杂质沉降下来；同时，合金液也会在变化直径的通道中，产生晶粒重组，晶粒尺寸得到细化，晶粒分散更均匀，形成更致密的结构相；其中的转角通道，通过多次转角挤压，可以使镁合金的织构得到强化，晶粒得到细化，析出相得到强化，极大的提高了镁合金的耐腐蚀性和力学性能。附图说明图1为本专利技术医用镁合金的制备方法中所采用的挤压模具的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。本专利技术实施例1-3的医用镁合金的制备方法所使用的挤压模具的结构如图1所示；该挤压模具包括连接在一起的三个喇叭通道1和多个转角通道2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用镁合金，其特征在于，该医用镁合金按照质量百分计包括以下组分：锌1％-3％、锶0.5％-0.8％、钇0.1％-0.2％，不可避免的杂质≤0.01％，余量为镁；/n该医用镁合金是通过将镁锭、锌粒、Mg-Sr中间合金、Mg-Y中间合金利用感应加热悬浮熔炼后，再利用抽真空将熔融合金液吸入挤压模具，经过挤压模具的多次喇叭通道和转角通道挤压而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种医用镁合金，其特征在于，该医用镁合金按照质量百分计包括以下组分：锌1％-3％、锶0.5％-0.8％、钇0.1％-0.2％，不可避免的杂质≤0.01％，余量为镁；
该医用镁合金是通过将镁锭、锌粒、Mg-Sr中间合金、Mg-Y中间合金利用感应加热悬浮熔炼后，再利用抽真空将熔融合金液吸入挤压模具，经过挤压模具的多次喇叭通道和转角通道挤压而成。


2.一种医用镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照质量配比称取镁锭、锌粒、Mg-Sr中间合金以及Mg-Y中间合金，将镁锭打磨，去除表面的氧化膜后，将镁锭放入预热坩埚中，对镁锭进行预热；
(2)将熔炼坩埚的温度升温至600-650℃，然后将预热后的镁锭投入熔炼坩埚中，利用与熔炼坩埚连通的真空装置对熔炼坩埚进行抽真空，然后向熔炼坩埚中通入保护性气体；
(3)将熔炼坩埚上的感应线圈通电，使熔炼坩埚内的镁锭悬浮，对熔炼坩埚加热至700-750℃，保温20-30min，使镁锭全部熔化；
(4)向熔炼坩埚中加入锌粒，保温10-15min，使锌粒完全熔化；
(5)向熔炼坩埚中加入Mg-Sr中间合金以及Mg-Y中间合金，加热至...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，
申请(专利权)人：苏州市美新迪斯医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32