一种可降解钼基合金植入材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种可降解钼基合金植入材料及其制备方法与应用，按质量百分比，包括0wt%

【技术实现步骤摘要】
一种可降解钼基合金植入材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及医用植入材料领域，特别涉及一种可降解钼基合金植入材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]生物可降解金属作为一种新型生物医用植入材料，早期能够为损伤部位提供足够的力学支撑，在不产生毒副作用的前提下，随着组织的愈合，以合适的速率被机体降解吸收；可降解金属植入材料应该具备：力学性能优良、降解速率适宜、生物相容性良好；生物可降解金属两种有前途的应用为支架制造（薄壁管：血管、尿道管、食管等）和骨科固定物装置（骨钉、骨板等）。
[0003]当前研究最多的可降解金属铁基合金、镁基合金、锌基合金等在腐蚀速率和力学性能方面还存在不足，制约了生物可降解金属的临床应用；镁基合金在体内的降解速率过高且降解模式不均匀，力学性能较低，降解过程中产生氢气；铁基合金生物相容性良好，但是在体内的降解速率过慢，并且铁具有磁性会对一些成像检测(MRI等)产生影响；锌基合金降解速率适中但是力学性能较差，关于可降解金属的研究基本还处于临床阶段。
[0004]钼作为一种候选可降解金属元素很少被人研究过；钼是人体必须的微量元素，成人体内钼含量9mg左右，美国药典允许口服和肠道外摄入药品中钼杂质水平分别为3mg/d和1.5mg/d；钼可以维持心肌能量代谢，预防克山病以及维持动脉的弹性，预防心血管疾病等；纯钼在模拟生理溶液（C
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SBF
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Ca，pH=7.4）中表现出均匀的降解行为，腐蚀速率大约为10μm/年，符合血管支架要求的降解速率<20μm/年；纯钼具有良好的生物相容性，纯钼支架降解产生的钼离子不会触发人内皮细胞或平滑肌细胞的凋亡或坏死，可植入到血管壁中；钼没有磁性，适宜做核磁共振成像(MRI)，在临床植入物中具有巨大优势；越来越多的建议合金支架壁厚小于100μm时，支架内皮化后的降解模式为均匀降解，这需要合金具备良好的支架加工性，目前可降解金属很少能加工到薄壁管，钼合金具备薄壁管成型的潜力；加工过的钼合金应用于骨科具有巨大潜力，可根据病人特定的骨骼结构来设计外形且不会产生裂纹，能设计制作小尺寸的高强度植入物，减少对周围骨组织的侵扰，同时还有助于避免外凸，与骨胳的自然形状融合得更好。
[0005]纯钼存在室温脆性，不利于材料加工，纯钼的低强度和延展性一直是限制其应用的瓶颈，可通过合金化和塑性变形来改善合金组织进而提高钼合金力学性能，有利于材料加工成型；钼合金分为低含量固溶强化合金(即MO
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Ti、Mo
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ZrO2)、连续固溶强化合金(即Mo
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W、Mo
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Re)、碳化物弥散强化合金(包括TZM、TZC系列合金)、稀土氧化物弥散强化合金(包括 Mo
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La2O3、Mo
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Y2O3)等；目前关于钼合金作为植入材料的研究相对较少，缺乏文献和专利报道将二元和三元钼合金应用于可降解生物医用材料领域。
[0006]因此，适应于人体不同植入需求的理想钼合金材料是本领域研究的重点，包括支架（血管、尿道管、食管支架等）和骨科固定物装置（骨钉、骨板等）。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有的可降解合金的可行性，一方面提供一种可降解钼基合金植入材料，一方面提供一种可降解钼基合金植入材料制备方法及应用。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的一种可降解钼基合金植入材料的技术方案是。
[0009]一种可降解钼基合金植入材料，按照质量百分比，包括0wt%
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5wt%Re、0wt%
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5wt%功能性元素和余量的钼，优选的包括0.5wt%
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5 wt%Re和余量的钼。
[0010]一种可降解钼基合金植入材料，所述功能元素包括但不限于Cu、W、Zr、Y和La中的一种或几种，其中Zr、Y和La以ZrO2、Y2O3和La2O3的形式存在；优选的，0.5wt%
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5wt%Re、0.1
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1%Cu、0.1 wt%
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0.5%W、0.1wt%
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0.5 wt%Zr、0.1wt%
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1 wt% Y2O3、0.1wt%
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1 wt% La2O3。
[0011]Mo、Re和所述功能性元素的纯度大于99.99%，C、O、N杂质元素的含量≤0.01%。
[0012]Re作为钼基合金材料的成分引入，可以大幅度降低钼的塑脆转变温度，提高钼的室温塑性和强度，属固溶强化型合金，Mo
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Re已被证实对人体健康无害。
[0013]钼铜均无磁性，Cu作为成分引入可以降低纯钼本身较高的硬度，增加钼合金的塑性，有利于机加工成复杂的形状；铜的降解产物Cu
2+
具有一定的抗菌性，并且有利于血管内皮细胞的增殖，适用于血管支架材料。
[0014]W容易与钼形成置换固溶体，强化机理为固溶强化；钨酸盐离子对内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞的细胞毒性非常低。
[0015]La作为钼基合金材料的成分引入，钼基体中存在的La2O3颗粒可以在晶内或晶界处形成第二相弥散颗粒，细化晶体结构，净化晶界，提高钼合金的强度和韧性。
[0016]Y作为钼基合金材料的成分引入，Y2O3作为第二相熔点与纯钼接近，可以在晶内或者晶界处形成第二相的弥散颗粒，在塑性变形的过程中对位错形成钉扎作用，提高强韧度，同时与晶界处的O和N等有害元素结合形成第二相颗粒，从而达到净化晶界的作用，提高合金的综合力学性能。
[0017]微量元素Zr作为钼基合金材料的成分引入，能对钼起到显著的弥散强化和固溶强化效果，ZrO2在加热过程中吸收大量的O、H、N等元素，可有效改善烧结钼合金的室温脆性，有利于钼合金的加工成型，此外，Zr元素被证实对人体无害，作为合金元素添加是一种有益元素。
[0018]目前纯钼存在室温脆性，不利于材料加工；同时关于钼合金作为植入材料数据较少，并缺乏应用于可降解的二元及三元钼合金材料。可通过合金元素的添加和塑性变形来提高钼合金的加工性能，使钼合金具备力学性能良好、腐蚀均匀的特点。
[0019]本专利技术提供的一种可降解钼基合金植入材料，在纯钼中添加Re和功能性元素Cu、W、Zr、Y和La中的一种或几种，制备二元及三元钼合金，其中Zr、Y和La分别以ZrO2、Y2O3、La2O3的形式加入；通过塑性变形得到的钼合金力学性能良好，降解均匀且腐蚀速率适中，作为可降解金属植入材料具有良好的应用前景。
[0020]本专利技术提供的一种可降解钼基合金植入材料的制备方法技术方案如下：一种可降解钼基合金植入材料的制备方法及应用，包括以下步骤：1.通过粉末冶金制备钼合金铸锭（依次经过粉末混合、压制、烧结），通过粗车得到光钼合金铸锭；2.光钼合金铸锭通过退火处理，消除合金残余应力得到钼合金铸锭；
3.将步骤2得到的钼合金铸锭粗车成板材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解钼基合金植入材料及其制备方法与应用，其特征在于按以下技术方案进行：（1）一种可降解钼基合金植入材料，按照质量百分比，包括0wt%
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5wt%Re、0wt%
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5wt%功能性元素和余量的钼，优选的包括0.5wt%
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5wt%Re和余量的钼；（2）钼合金制备过程如下：
①
通过粉末冶金过程：粉末混合、压制、烧结制备钼合金铸锭，再经过粗车得到光钼合金铸锭；
②
光钼合金铸锭通过退火处理，消除合金残余应力得到钼合金铸锭；
③
制备钼合金轧制板材或箔材：将钼合金铸锭粗车成板材，经热轧制和相应的退火处理得到厚度0.2
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2mm的钼合金轧制板材或箔材；
④
制备薄壁钼合金管材：将钼合金铸锭经热挤压、热拉拔结合相应的退火处理得到外径2.5mm，壁厚0.2mm的薄壁钼合金管材薄壁钼合金管材。2.根据权利要求1所述的可降解钼基合金植入材料及其制备方法与应用，其特征在于所述粉末冶金具体过程参数如下：粉末混合使用混料机将钼粉和其他元素粉末混合4h，获得混合均匀的合金粉末；压制采用冷等静压，压力150~300MPa，保压时间10~30min；烧结处理在氢气气氛下，烧结温度1200
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2300℃，保温时间为1h~5h。3.根据权利要求1所述的可降解钼基合金植入材料及其制备方法与应用，其特征在于所述退火工艺为800~1600℃下保温10
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120min。4.根据权利要求1所述的可降解钼基合金植入材料及其制备方法与应用，其特征在于制备钼合金轧制板材或箔材过程参数如下：先将钼合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海军，周超，刘翠，冯相蓺，
申请(专利权)人：山东瑞安泰医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：