一种铜镁复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种铜镁复合材料及其制备方法和应用。铜镁复合材料，包括镁基体，镁基体表面覆盖有铜，铜的覆盖率为50％～99％，铜镀层的厚度为0.001～0.002mm。本发明专利技术还提供了铜镁复合材料的制备方法。本发明专利技术还提供了铜镁复合材料在生物医药材料中的应用。本发明专利技术解决了现有镁及镁合金在人体生理环境中发生降解反应时，氢气释放速度缓慢，且析氢量少，从而达不到治疗病变细胞的问题。治疗病变细胞的问题。治疗病变细胞的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种铜镁复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物医用材料
，具体涉及一种铜镁复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]人体内过量的羟基自由基(
·
OH)是最具细胞毒性的活性氧(ROS)，可导致持续性氧化应激，引起包括癌症在内的大量严重疾病。而氢气可以迅速穿过细胞膜，到达ROS(活性氧)的位置，选择性的还原羟基自由基(
·
OH)而不产生有害的副产物，保护细胞免受氧化损伤。因此，氢气可以用于治疗许多疾病，包括癌症、糖尿病、中风、动脉粥样硬化、帕金森病、阿尔兹海默症、关节炎、皮炎、结肠炎、肝炎、胰腺炎、心肌梗死和三式病等，使得氢治疗受到了广泛的关注。
[0003]镁及镁合金拥有良好的力学性能和生物相容性，且降解后的产物Mg
2+
可参与人体的各种新陈代谢，能促进骨质细胞生长，诱导新骨生成，促进骨质愈合，参与蛋白质的合成，激活体内多种酶和肠道、胃等功能，调节中枢神经系统及肌肉活动，保障心肌的正常收缩等。研究表明，镁基金属(纯镁和镁合金)在人体环境中的降解可抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等常见感染细菌，还有动物实验显示Mg
2+
对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌诱导的骨髓炎有很好的疗效，并能改善植体周围骨形成。还有研究表明，Mg
2+
可以通过影响细胞内物质代谢发挥抑菌作用，镁金属的抑菌作用来源于碱性环境与Mg
2+
的协同作用，二者可产生类似喹诺酮类药物的作用。因此镁及镁合金在生物医用领域得到了广泛的关注和应用。镁及镁合金在人体生理环境中发生降解反应的过程，还往往伴随着氢气的产生，但是释放氢气的速度非常缓慢，且析氢量很少，远远达不到治疗病变细胞需要的析氢速度和析氢量。
[0004]现有技术中，对于镁合金的常用表面改性处理中，无机涂层包括水热处理形成的Mg(OH)2涂层、氟化处理形成的MgF2涂层、微弧氧化得到的陶瓷涂层以及钙磷涂层，有机涂层包含人工合成聚合物涂层(聚己内酯、聚乳酸及其共聚物、聚多巴胺)和天然聚合物涂层(壳聚糖、胶原蛋白)。研究表明，镁合金表面改性涂层都旨在通过致密完整的保护膜提高镁合金的耐蚀性，降低镁合金在生理环境中的腐蚀速度，从而抑制析氢反应。此外，国内外也有许多关于镁合金表面金属涂层的研究，皆是通过在镁合金表面制备Ti、Zn、Al等单质金属涂层和Zn
‑
Al、Ni
‑
P等合金涂层，以提高镁合金的耐蚀性、耐磨性和硬度，抑制析氢反应。
[0005]如CN 108624875 A中公开了一种镁合金表面富铁涂层的制备方法，其通过将沉积铁后的镁合金经过溶剂热处理后得到表面含有富铁涂层的镁合金，从而提高其耐蚀性。再如CN 111481739 A中公开的一种生物医用可降解镁合金材料及其制备方法，其通过在镁合金表面沉积镁锌钙涂层后利用镁锌钙合金中的第二相改善镁合金的力学性能，通过涂层厚度调控镁合金腐蚀降解行为。还如CN 111603615 A中公开了一种可控降解高强镁基复合支架合涂层的制备方法，通过在镁合金表面电沉积高强防护锌层提高镁合金的机械强度和耐蚀性能。
[0006]可见，现有技术中，对于镁合金的表面改性处理都集中关注于提高镁合金的耐蚀
性，降低腐蚀速率和抑制析氢反应。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种铜镁复合材料及其制备方法和应用，以解决现有镁及镁合金在人体生理环境中发生降解反应时，氢气释放速度缓慢，且析氢量少，从而达不到治疗病变细胞的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种铜镁复合材料，包括镁基体，镁基体表面覆盖有铜镀层，铜镀层的覆盖率为50％～99％，铜镀层的厚度为0.001～0.002mm；
[0010]圆片或丝材的镁基体表面的铜镀层的覆盖率X采用坐标纸法进行计算，计算公式为：
[0011]X＝(x1/x2)*100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)
[0012]式Ⅰ中，X为覆盖率，％；x1为铜镀层覆盖面积，mm2；x2为镁基体表面积，mm2；
[0013]粉末镁基体的铜镀层的覆盖率X采用重量法进行计算，计算公式为：
[0014]X＝(w1/w2)*100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅱ)
[0015]式Ⅱ中，X为覆盖率，％；w1为镁基体溶解后称得的铜质量，g；w2为铜镀层100％覆盖在镁表面时的理论铜质量，g；
[0016]其中，w2＝(3*d2*t*(w0‑
w1)/r2*d1)*(r+t)
ꢀꢀ
(Ⅲ)
[0017]式Ⅲ中，w0为铜镁复合材料样品的质量，g；w1为铜镁复合材料样品中镁基体溶解后称得的铜质量；d1和d2分别为镁和铜的密度，g/cm3；r为镁粉平均粒径，mm；t为铜镀层厚度，mm。
[0018]其中，铜镀层的覆盖率按以下方法进行测量和计算：
[0019]圆片或丝材的镁基体表面铜镀层的覆盖率采用坐标纸法进行计算。计算公式如下：
[0020]X＝(x1/x2)*100％
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)
[0021]式Ⅰ中，X为覆盖率，％；x1为铜镀层覆盖面积，mm2；x2为镁基体表面积，mm2。
[0022]其中，x1可以利用肉眼、光学显微镜或电子显微镜进行观察测试，通过绘制1mm
×
1mm(圆片样)或者0.01mm
×
0.01mm(丝材样)的正交网格，通过满格就算一格，若不满一格，当超过一半就算一格，少于一半就舍去的方式计算镀层面积；x2根据镁基体的尺寸计算出来。
[0023]粉末镁基体的铜镀层的覆盖率采用重量法进行计算。取表面铜镀层平整、均匀的粉末复合样品，测得其质量为w0(g)，然后在1％～3％的稀盐酸中完全溶解其镁基体粉末，过滤、烘干，称其质量记为w1(g)；
[0024]将粉末颗粒看做粒径相同的球体，根据镁粉的总重量和平均粒径(用激光粒度仪测定)，以及铜镀层平均厚度(根据本专利技术的方法，铜镀层厚度为0.001～0.002mm，实际厚度采用金相法进行测试)，即可计算出铜镀层100％覆盖在镁基体表面时的理论铜质量为w2(g)，具体计算公式如下：
[0025]w2＝(3*d2*t*(w0‑
w1)/r2*d1)*(r+t)
ꢀꢀ
(Ⅲ)
[0026]式Ⅲ中，d1和d2分别为镁和铜的密度，g/cm3；r为镁粉平均粒径，mm；t为铜镀层厚
度，mm。
[0027]则镁粉末表面铜镀层的覆盖率的计算公式如下：
[0028]X＝(w1/w2)*100％
ꢀꢀ
(Ⅱ)
[0029]式Ⅱ中，X为覆盖率，％；w1为镁基体溶解后称得的铜质量，g；w2为铜镀层100％覆盖在镁基体表面时的理论铜质量，g。
[0030]其中，当铜镀层的覆盖率低于50％时，所制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜镁复合材料，其特征在于，包括镁基体，镁基体表面覆盖有铜镀层，铜镀层的覆盖率X为50％～99％，铜镀层的厚度为0.001～0.002mm；圆片或丝材的镁基体表面的铜镀层的覆盖率X采用坐标纸法进行计算，计算公式为：X＝(x1/x2)*100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)式Ⅰ中，X为覆盖率，％；x1为铜镀层覆盖面积，mm2；x2为镁基体表面积，mm2；粉末镁基体的铜镀层的覆盖率X采用重量法进行计算，计算公式为：X＝(w1/w2)*100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅱ)式Ⅱ中，X为覆盖率，％；w1为镁基体溶解后称得的铜质量，g；w2为铜镀层100％覆盖在镁表面时的理论铜质量，g；其中，w2＝(3*d2*t*(w0‑
w1)/r2*d1)*(r+t)(Ⅲ)式Ⅲ中，w0为铜镁复合材料样品的质量，g；w1为铜镁复合材料样品中镁基体溶解后称得的铜质量；d1和d2分别为镁和铜的密度，g/cm3；r为镁粉平均粒径，mm；t为铜镀层厚度，mm。2.根据权利要求1所述的铜镁复合材料，其特征在于，所述镁基体为镁或镁合金，镁的纯度大于98.5％。3.如权利要求1至权利要求2任一所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，周敏，陈毅，乔丽英，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：