一种可吸收铁合金及其应用制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种可吸收铁合金，其特征在于，按重量百分含量计，其化学成分为：V:0.1‑10％，Cr:0.1‑5％，Zn:0.1‑3％，Mn≤1％，Cu≤0.5％，Si≤0.5％，Se≤0.3％，C≤1％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术在合金设计过程中充分考虑了铁元素吸收过程中对其他微量元素及组织的影响，具有优良的力学性能和生物相容性，可用于心血管支架、骨科及其它需要可吸收材料的领域。

【技术实现步骤摘要】
一种可吸收铁合金及其应用
本专利技术属于金属生物材料领域，特别提供一种可吸收铁合金及其应用。
技术介绍
现有的医用金属材料如3i6L不锈钢、钛合金、钴基合金等，均是惰性材料，在人体环境中可以长期存在，不能降解或被人体完全吸收。可降解高分子材料或可降解陶瓷材料已经在临床获得较好的应用，但是可降解金属材料还处于研究阶段。目前可降解(可吸收)金属主要是镁合金、铁合金和锌合金等，其中铁合金以其优异的综合性能及可吸收性，逐渐引起了材料科学工作者和临床医生的兴趣。铁合金具有如下优势:1、铁是人体内的一种重要微量元素，其在成年女性和男性体内的含量分别约为35mg/kg和45mg/kg。成人每日铁的需要量为1mg/kg左右，我国建议的铁供应量为10mg/kg以上。铁元素广泛参与人体内的新陈代谢过程，包括氧的运输、DNA的合成、电子的传递。2、铁本身就是一种易腐蚀的金属材料，腐蚀产生的铁离子可以被人体吸收，而且铁合金的腐蚀速率可以通过合金化和表面处理进行调整。3、铁合金有相对优异的力学性能，相对于可吸收的镁合金和锌合金，铁基合金的力学性能最好，特别是其具有良好的塑性，可以用于血管支架的加工。4、铁合金具有较高的密度，x射线成像效果较好，便于后期随访观察。目前铁合金研究主要集中在纯铁以及铁锰、铁锡，铁钴，铁铝，铁钨，铁碳，铁硫，铁钯，铁硼，铁铂等二元合金和铁锰碳，铁锰硅和铁锰锌等三元合金上，部分研究则集中在铁合金的表面处理上。由于铁合金腐蚀速度较慢，目前的研究主要集中在提高铁合金的腐蚀速度上，但是很少有研究者考虑到铁合金大量吸收过程中可能产生隔室封闭效应或拮抗作用，以及对其他微量元素或组织的影响。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可吸收铁合金，在合金设计过程中充分考虑了铁元素吸收过程中对其他微量元素及组织的影响，具有优良的力学性能和生物相容性，可用于心血管支架、骨科及其它需要可吸收材料的领域。本专利技术技术方案如下：一种可吸收铁合金，其特征在于，按重量百分含量计，其化学成分为：V:0.1-10％，Cr:0.1-5％，Zn:0.1-3％，Mn≤1％，Cu≤0.5％，Si≤0.5％，Se≤0.3％，C≤1％，余量为Fe及不可避免的杂质。铁是人体重要的微量元素，一般认为体内的铁几乎全部都与蛋白质结合，铁代谢是在一个能极有效地再利用体内铁的封闭循环中进行以维持稳态，并维持几乎所有铁在与蛋白质结合的隔离态。但是，在许多情况下可以释放出游离铁离子，游离铁离子或其小分子配合物促进炎症的发生，而且解脱隔室封闭的游离的铁离子能够催化自由基反应。而锌能够对抗铁的有害作用，因此本专利技术可吸收铁合金中锌是不可缺少的，同时锌也是人体必需的微量元素，考虑到锌增强人体免疫力等生理作用以及在铁合金中对力学性能的强化和对腐蚀性能的调整作用，本专利技术铁合金中锌含量控制在0.1-3％。锰也是人体重要的微量元素，是超氧化歧化酶的重要成分，能够促进消除铁诱发的自由基或其它自由基，锰也可以促进骨骼的生长发育以及改善机体的造血功能等。另外本专利技术铁合金中锰的加入是考虑到过多的铁吸收对锰吸收的干扰，适当的添加锰元素，以保证可吸收铁合金新陈代谢过程中的元素平衡。综合锰和铜在铁合金中对合金强度和耐蚀性的调整作用，本专利技术中锰含量控制在1％以下。铜也是人体重要的微量元素，同时也是超氧化歧化酶的重要成分，能够促进消除铁诱发的自由基或其它自由基，铜还有利于杀菌和改善心血管功能，另外本专利技术铁合金中铜的加入是考虑到促进无机铁转化成有机铁，促进铁有储存场所进入骨髓，调整铁的吸收利用和代谢。综合锰和铜在铁合金中对合金强度和耐蚀性的调整作用，本专利技术中铜含量控制在0.5％以下。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的活性成分，可清除铁诱发的自由基及其它自由基，避免过氧化损伤。除了抗氧化作用，同时硒还具有增强免疫力和抗癌等作用，考虑到硒在铁合金中固溶度较低，能够和铁形成铁硒化合物弥散分布在铁合金基体调整合金强度和耐蚀性，本专利技术铁合金中硒含量控制在0.3％以下。钒也是一种重要的微量元素，具有促进骨骼生长，协助脂肪代谢的正常化以及预防心脏病突发等作用，钒在铁合金中固溶度较高，可以用于调整合金的强度和腐蚀性能，本专利技术钒含量控制在0.1-10％。铬也是一种重要的微量元素，铬对血糖代谢至关重要，它可以提高胰岛素作用，能够控制血糖水平，同时铬在提高高密度脂蛋白(对人体有利的脂蛋白)，降低胆围醇水平方面也发挥着积极的作用，有助于预防及改善动脉硬化、预防高血压等心血管疾病。本专利技术加入铬的另一个因素是铁和铬在人体中的相互竞争抑制作用，铁过多容易引起铬缺乏。同时考虑到铬对铁合金力学性能和腐蚀性能的调整作用，本专利技术铁合金中铬含量控制在0.1-5％。硅也是一种重要的微量元素，除了促进骨的钙化，还帮助结缔组织发展纤维结构，增加弹性和强度，例如提高血管壁的弹性和韧度，对心血管系统有一定的好处，同时硅在铁合金中可以起到调整力学性能和腐蚀性能的作用，因此本专利技术中硅含量控制在0.5％以下。铁合金中碳主要用来调整铁合金的奥氏体(或残余奥氏体)，铁素体，渗碳体，珠光体和马氏体等相的组成，也可以用来调整力学性能和腐蚀性能的作用，因此本专利技术中碳含量控制在1％以下。为了获得更好的可降解性能和适宜的力学性能，本专利技术所述可吸收铁合金进一步优选的成分配比为：V:0.1-5％，Cr:0.1-3％，Zn:0.1-2％，Mn≤0.5％，Cu≤0.3％，Si≤0.2％，Se≤0.1％，C≤0.8％，余量为Fe及不可避免的杂质。或者为：V:3-8％，Cr:1-3％，Zn:1-2％，Mn：0.1-0.5％，Cu≤0.3％，Si:0.05-0.2％，Se≤0.1％，C≤0.8％，余量为Fe及不可避免的杂质。或者为：V:0.1-3％，Cr:0.1-1％，Zn:0.1-1％，Mn≤0.5％，Cu：0.1-0.3％，Si≤0.2％，Se:0.05-0.1％，C≤0.8％，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术铁合金中合金元素钒，铬，锌，锰，铜，硅，锡和碳对力学性能的调整主要通过合金的固溶强化以及可能生成的第二相或化合物进行强化，铁合金腐蚀性能的调整也主要根据以上合金元素的电极电位的差异，以及合金元素在铁合金中的存在形态等因素，通过改变含量来调整腐蚀性能。为了充分调整铁合金的强度和耐蚀性，本专利技术铁合金可以通过热处理获得一个奥氏体(或残余奥氏体)，渗碳体，马氏体和铁素体之一种或多种的混合组织，通过调整各种组织的组成比例来调整铁合金的强度和腐蚀性能。铁合金的热处理为1000℃-1200℃温度下保温1-4个小时，然后选择不同的冷却速率获得不同的混合组织，冷却介质包括液氮，高压气体，水和油等。为了能够进一步调整铁合金的腐蚀性能，合金表面可进行喷丸处理，细化表面晶粒和增大合金表面应力。本专利技术所述可吸收铁合金可用于制备医用植入物，特别适用于外科植入用固定和支撑器件，如可吸收血管支架、骨板、骨螺钉、吻合钉、缝合线等。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术所述铁合金可以完全被腐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可吸收铁合金，其特征在于，按重量百分含量计，其化学成分为：V:0.1-10％，Cr:0.1-5％，Zn:0.1-3％，Mn≤1％，Cu≤0.5％，Si≤0.5％，Se≤0.3％，C≤1％，余量为Fe及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种可吸收铁合金，其特征在于，按重量百分含量计，其化学成分为：V:0.1-10％，Cr:0.1-5％，Zn:0.1-3％，Mn≤1％，Cu≤0.5％，Si≤0.5％，Se≤0.3％，C≤1％，余量为Fe及不可避免的杂质。


2.按照权利要求1所述可吸收铁合金，其特征在于，按重量百分含量计，其化学成分为：V:0.1-5％，Cr:0.1-3％，Zn:0.1-2％，Mn≤0.5％，Cu≤0.3％，Si≤0.2％，Se≤0.1％，C≤0.8％，余量为Fe及不可避免的杂质。


3.按照权利要求1所述可吸收铁合金，其特征在于，按重量百分含量计，其化学成分为：V:3-8％，Cr:1-3％，Zn:1-2％，Mn：0.1-0.5％，Cu≤0.3％，Si:0.05-0.2％，Se≤0.1％，C≤0.8％，余量为Fe及不可避免的杂质。


4.按照权利要求1所述可吸收铁合金，其特征在于，按重量百分含量计，其化学成分为：V:0.1-3％，Cr:0.1-1％，Zn:0.1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉霞，
申请(专利权)人：任柯睿，
类型：发明
国别省市：辽宁;21