一种可生物降解的复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于合金材料领域，公开了一种可生物降解的复合材料及其制备方法和应用。该复合材料包括锌合金层、镁层、锌层和镁合金层。锌合金层由锌合金构成，锌合金还包括Li和/或Sn；镁合金层由镁合金构成，镁合金层还包括Li和/或Sn。该复合材料中的镁层和锌层的存在不仅有利于锌合金层和镁合金层的连接，改善复合材料的力学性能，特别是使得复合材料的弹性模量相对于锌合金的弹性模量明显降低，从而不会影响骨组织的愈合，而且有助于降低复合材料在人体内的降解速率。该复合材料的降解速率低至0.15mm/year，腐蚀模式为均匀腐蚀，细胞毒性评级为0级。

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解的复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于合金材料领域，特别涉及一种可生物降解的复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
可降解镁合金具有较好的生物相容性，在医用植入器械领域有很好的应用，但存在以下问题：1.镁合金在人体中降解速率过快，当镁合金在体内起支撑或连接作用时，由于镁合金降解速率太快，则不利于一些疾病的恢复；2.为了克服第一个问题，通常需要将镁合金与其它合金材料一起制成复合材料来降低其降解速率，然而这又使复合材料的力学性能不足。例如复合材料的弹性模量过高(＞50GPa)，导致出现“应力遮挡效应”，影响了骨组织的愈合。上述情况都阻碍了可降解镁合金在临床上的应用。现有技术中关于植入人体的医用镁合金或复合材料，往往无法同时满足降解速率可控(一般要求较低的降解速率)和力学性能良好的要求。因此，希望提供一种降解速率可控的复合材料，且该复合材料能够同时满足降解速率较低和力学性能良好的特点，有助于该复合材料在医疗领域的应用。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种可生物降解的复合材料及其制备方法，能够同时满足降解速率较低和力学性能良好的特点，有助于该复合材料在医疗领域的应用。一方面，本专利技术提供一种可生物降解的复合材料，包括锌合金层、镁层、锌层和镁合金层。优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述锌合金层占比10-60％；进一步优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述锌合金层占比8.5-59.5％。r>优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述镁合金层占比40-90％；进一步优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述镁合金层占比38.5-89.5％。优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述镁层占比0.5-1.5％。优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述锌层占比0.5-1.5％。优选的，所述锌合金层由锌合金构成，所述锌合金还包括Li和/或Sn。优选的，所述镁合金层由镁合金构成，所述镁合金还包括Li和/或Sn。锌合金和镁合金中包括Li和/或Sn有利于降低复合材料的降解速率。优选的，所述锌合金或镁合金在包括Li和/或Sn的基础上，可进一步包括Ca、Zr、Sr中的至少一种。优选的，所述锌合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：Li0.1-3.5％和/或Sn0.1-5.0％。进一步优选的，所述锌合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：优选的，所述镁合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：Li0.1-3.5％和/或Sn0.1-5.0％。进一步优选的，所述镁合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：上述锌合金的制备方法，包括以下步骤：(1)按配比称取Li和/或Sn、Zn(余量)，然后真空熔炼，得到预制锌合金熔液；(2)将步骤(1)所得预制锌合金熔液升温并保温后，降温静置；(3)将步骤(2)处理后的锌合金熔液浇注到模具内，冷却定型后得到锌合金。优选的，步骤(1)中，所述Li、Sn、Zn都是质量分数大于99.99％的金属。优选的，步骤(1)中，真空熔炼过程中还加入Ca、Zr、Sr中的至少一种；进一步的，所述Ca、Zr、Sr都是质量分数大于99.99％的金属。优选的，步骤(1)中，所述真空熔炼的温度为520-580℃。优选的，步骤(1)中，还包括在真空熔炼过程中，通入惰性气体进行搅拌，所述搅拌的时间为30-60min；进一步优选的，所述惰性气体为氩气。优选的，步骤(2)中，所述升温的温度为600-650℃，保温的时间为30-60min。升温后保温的作用是为了保证Li、Sn、Ca、Zr、Sr和Zn元素能够在合金熔液中达到充分高温合金化反应。优选的，步骤(2)中，所述降温的温度为550-600℃，静置的时间为60-90min。降温后静置的作用是为了让合金熔液中的杂质沉淀，净化合金熔体，以及减少成分偏析，以便最终获得较高品质的锌合金铸锭。优选的，步骤(2)中，还包括在将所述预制锌合金熔液升温前，向所述预制锌合金熔液表面通入SF6与CO2混合气体进行保护。优选的，步骤(3)中，所述模具为不锈钢模具。进一步优选的，所述锌合金熔液浇注到模具内，冷却定型的过程中，采用SF6与CO2混合气体进行保护，并控制不锈钢模具的温度为200-300℃。更进一步优选的，混合气体中SF6:CO2的体积比是1:100。优选的，步骤(3)中得到的锌合金是一种锌合金铸锭。上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)按配比称取Li和/或Sn、Mg(余量)，然后真空熔炼，得到预制镁合金熔液；(2)将步骤(1)所得预制镁合金熔液升温并保温后，降温静置；(3)将步骤(2)处理后的镁合金熔液浇注到模具内，冷却定型后得到镁合金。优选的，步骤(1)中，所述Li、Sn、Mg都是质量分数大于99.99％的金属。优选的，步骤(1)中，真空熔炼过程中还加入Ca、Zr、Sr中的至少一种；进一步的，所述Ca、Zr、Sr都是质量分数大于99.99％的金属。优选的，步骤(1)中，所述真空熔炼的温度为680-720℃。优选的，步骤(1)中，还包括在真空熔炼过程中，通入惰性气体进行搅拌，所述搅拌的时间为30-60min；进一步优选的，所述惰性气体为氩气。优选的，步骤(2)中，所述升温的温度为720-760℃，保温的时间为30-60min。升温后保温的作用是为了保证Li、Sn、Ca、Zr、Sr和Mg元素能够在合金熔液中达到充分高温合金化反应。优选的，步骤(2)中，所述降温的温度为700-720℃，静置的时间为60-90min。降温后静置的作用是为了让合金熔液中的杂质沉淀，净化合金熔体，以及减少成分偏析，以便最终获得较高品质的镁合金铸锭。优选的，步骤(2)中，还包括在将所述预制镁合金熔液升温前，向所述预制镁合金熔液表面通入SF6与CO2混合气体进行保护。优选的，步骤(3)所述模具为不锈钢模具。进一步优选的，所述镁合金熔液浇注到模具内，冷却定型的过程中，采用SF6与CO2混合气体进行保护，并控制不锈钢模具的温度为200-300℃。更进一步优选的，混合气体中SF6:CO2的体积比是1:100。优选的，步骤(3)中得到的镁合金是一种镁合金铸锭。另一方面，本专利技术提供所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述制得的锌合金和镁合金的表面进行打磨，清洗，烘干，然后在锌合金表面涂覆镁粉(镁粉经加工后，最后构成复合材料的镁层)，在镁合金表面涂覆锌粉(锌粉经加工后，最后构成复合材料的锌层)，然后将涂覆镁粉的锌合金和涂覆锌粉的镁合金叠放在一起形成复合层合金原板，进行均质化处理，轧制，得到复合层合金轧板，再进行退火处理，冷却，制得所述复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可生物降解的复合材料，其特征在于，包括锌合金层、镁层、锌层和镁合金层。/n

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解的复合材料，其特征在于，包括锌合金层、镁层、锌层和镁合金层。


2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，按照体积百分比计，所述锌合金层占比10-60％。


3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料，按照体积百分比计，所述镁层占比0.5-1.5％；所述锌层占比0.5-1.5％。


4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述锌合金层由锌合金构成，所述锌合金还包括Li和/或Sn；所述镁合金层由镁合金构成，所述镁合金层还包括Li和/或Sn。


5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述镁合金或锌合金在包括Li和/或Sn的基础上，还包括Ca、Zr、Sr中的至少一种。


6.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述锌合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Li0.1-3.5％
和/或Sn0.1-5.0％；
所述镁合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Li0.1-3.5％
和/或Sn0.1-5.0％。


7.根据权利要求6所述的复合材料，其特征在于，所述锌合金的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国睿，吴锋，
申请(专利权)人：珠海中科先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44