一种可降解生物医用Zn-Cu-Ag-Zr系锌合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可降解生物医用Zn

【技术实现步骤摘要】
一种可降解生物医用Zn-Cu-Ag-Zr系锌合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可降解生物医用材料领域，具体涉及一种可降解生物医用Zn-Cu-Ag-Zr系锌合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，常用的医用金属植入材料主要有不锈钢、钛合金和钴基合金等，这些材料具有良好的强度和塑性，且在人体内不易腐蚀；但这些材料长期植入会对人体产生不利影响。因此，需要二次手术取出植入物，一方面对病人身体造成二次伤害，另一方面增加了病人的经济负担。
[0003]为了避免上述的问题，可降解生物医用材料应运而生。可降解生物医用金属材料是一种能够在人体内缓慢降解，并且所产生的降解产物不会引起人体的不良反应，在完成既定组织修复目标后，完全排除体外，不留下任何金属残余。当前，可降解生物医用金属材料主要是镁及镁合金、铁及铁合金。但是，镁基合金在人体中降解速率过快，不能保证植入物在使用过程中的力学完整性；且降解过程中释放较多的H2，影响其使用过程的生物相容性。铁基合金却在人体中的降解速率过慢，不能达到及时降解的目的；且降解产物有害，会引起一系列不良反应。
[0004]锌是人体必需的微量元素之一，参与了人体多数的生理过程。例如，对人体的生长发育和免疫系统的正常运行具有重要作用；适量浓度的锌对人体神经系统功能也具有一定的促进作用。同时，锌的化学活性介于镁和铁之间，其降解速率也介于镁和铁之间。但纯锌的力学性能较差，铸态纯锌的抗拉强度不超过30MPa，延伸率不超过3％，远低未达到植入材料的力学性能标准。因此，需要在良好的生物相容性与适宜的降解速率基础下，开发出一种高性能可降解生物医用锌合金。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对可降解生物医用锌合金存在的问题，提供了一种可降解生物医用Zn-Cu-Ag-Zr系锌合金及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种Zn-Cu-Ag-Zr系锌合金，其特征在于：所述各元素的质量百分比为Cu 1.0～3.0％，Ag 0.1～1.5％，Zr 0.1～1.5％，余量为Zn。
[0007]优选的，所述锌合金的制备步骤如下：
[0008](1)以纯金属锌、纯金属铜、纯金属银和铜锆中间合金为原料进行配比；
[0009](2)熔炼纯锌、纯铜、纯银和铜锆中间合金，获得所述合金铸锭；
[0010](3)对步骤(1)获得的合金进行均匀化处理；
[0011](4)对步骤(2)的合合金进行热轧，得到锌合金。
[0012]优选的，所述步骤(1)的原料配比按质量百分比进行成分配比。
[0013]优选的，所述步骤(2)的熔炼是在CO2和SF6的混合气氛下，将纯金属锌加热至650～700℃，待其熔化后加入纯金属铜、纯金属银和铜锆中间合金，保温，待其完全熔化后搅拌至
均匀。
[0014]优选的，所述步骤(2)铸锭为将搅拌均匀后的合金熔体随炉冷却至450～500℃，浇注到预热至200～250℃的石墨模具中，获得合金铸锭。
[0015]优选的，所述步骤(3)均匀化处理温度为320～380℃，保温时间为6～8h，保温后的合金铸锭水冷至室温，获得均匀化处理后的合金铸锭。
[0016]优选的，所述步骤(4)热轧为将均匀化处理后的合金铸锭在250～300℃下保温30～60min，然后进行50～80％压下量的轧制，轧制后合金空冷至室温，获得可降解医用锌合金。
[0017]优选的，所述热轧时在每一道次之间进行一次中间退火，退火温度为250～300℃，保温时间5～10min。
[0018]优选的，所述锌合金用于可降解生物医用材料。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的可降解生物医用锌合金具有以下优点：
[0020](1)本专利技术的可降解生物医用锌合金中的锌、铜、银、锆元素都是对人体无害的；且完成既定组织修复目标后，在人体内逐渐降解并排除体外，避免二次手术取出植入物；降解过程中释放的银离子具有杀菌作用，一定程度降低了因植入物引起发炎及感染症状的几率，减少了病人的伤痛。
[0021](2)本专利技术的可降解生物医用锌合金通过合金化及轧制，调整合金力学性能到适宜范围，基本达到植入材料的力学性能标准。
[0022](3)本专利技术的可降解生物医用锌合金通过合金化加入微量的锆，一方面获得了更优异的力学性能；另一方面减少了银的用量，降低了生产成本。
[0023](4)本专利技术的可降解生物医用锌合金制备过程简单，易于量产化。
具体实施方式
[0024]下面结合实例对本专利技术进行进一步的说明。
[0025]实施例1
[0026]一种可降解生物医用锌合金，其各成分的质量百分比为：Cu 3.0％，Ag 1.5％，Zr 0.1％，余量为Zn，制备步骤如下：
[0027](1)按所述可降解生物医用锌合金成分的质量百分比，以纯金属锌、纯金属铜、纯金属银和铜锆中间合金为原料进行配比；
[0028](2)在CO2和SF6的混合气氛下，将纯金属锌加热至700℃，待其熔化后分别加入纯金属铜、纯金属银和铜锆中间合金，保温一段时间，待其完全熔化后搅拌至均匀，将搅拌均匀的合金熔体随炉冷却至500℃，浇注到预热至250℃的石墨模具中，获得合金铸锭；
[0029](3)对步骤(2)获得的合金铸锭进行均匀化处理，加热温度为380℃，保温时间为6h，保温后的合金铸锭水冷至室温，获得均匀化处理后的合金铸锭；
[0030](4)将步骤(3)获得的均匀化处理后的合金铸锭在300℃下保温60min，然后进行80％压下量的轧制，轧制后合金空冷至室温，获得可降解医用锌合金。每一道次之间进行一次中间退火，退火温度为300℃，保温时间10min。
[0031]本实施例所制备的可降解生物医用锌合金，其抗拉强度为248MPa，延伸率为71％。
[0032]实施例2
[0033]一种可降解生物医用锌合金，其各成分的质量百分比为：Cu 2.0％，Ag 0.8％，Zr 0.2％，余量为Zn，制备步骤如下：
[0034](1)按所述可降解生物医用锌合金成分的质量百分比，以纯金属锌、纯金属铜、纯金属银和铜锆中间合金为原料进行配比；
[0035](2)在CO2和SF6的混合气氛下，将纯金属锌加热至680℃，待其熔化后分别加入纯金属铜、纯金属银和铜锆中间合金，保温一段时间，待其完全熔化后搅拌至均匀，将搅拌均匀的合金熔体随炉冷却至480℃，浇注到预热至250℃的石墨模具中，获得合金铸锭；
[0036](3)对步骤(2)获得的合金铸锭进行均匀化处理，加热温度为350℃，保温时间为6h，保温后的合金铸锭水冷至室温，获得均匀化处理后的合金铸锭；
[0037](4)将步骤(3)获得的均匀化处理后的合金铸锭在250℃下保温60min，然后进行80％压下量的轧制，轧制后合金空冷至室温，获得可降解医用锌合金。每一道次之间进行一次中间退火，退火温度为250℃，保温时间10min。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Zn-Cu-Ag-Zr系锌合金，其特征在于：所述各元素的质量百分比为Cu 1.0～3.0％，Ag 0.1～1.5％，Zr 0.1～1.5％，余量为Zn。2.根据权利要求1所述锌合金，其特征在于：所述锌合金的制备步骤如下：(1)以纯金属锌、纯金属铜、纯金属银和铜锆中间合金为原料进行配比；(2)熔炼纯锌、纯铜、纯银和铜锆中间合金，获得所述合金铸锭；(3)对步骤(1)获得的合金进行均匀化处理；(4)对步骤(2)的合合金进行热轧，得到锌合金。3.根据权利要求2所述锌合金的制备步骤，其特征在于：所述步骤(1)的原料配比按质量百分比进行成分配比。4.根据权利要求2所述锌合金的制备步骤，其特征在于：所述步骤(2)的熔炼是在CO2和SF6的混合气氛下，将纯金属锌加热至650～700℃，待其熔化后加入纯金属铜、纯金属银和铜锆中间合金，保温，待其完全熔化后搅拌至均匀。5.根据权利要求2所述锌合金的制备步骤，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金华兰，李旺，赖勇来，郭洪民，杨湘杰，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：