【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镁合金领域，特别涉及一种结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法。
技术介绍
1、对于生物医用镁合金，特别是作为骨科植入物，如：骨钉、骨板、空心钉和带线锚钉等，具有良好力学性能、耐蚀性能和生物功能化作用，结构功能一体化是十分必要的。力学性能、耐蚀性能能保证其在服役期内的力学稳定性，而促成骨生物功能化作用可以加速愈合。大量研究通过合金化、塑性变形和表面改性方法解决上述问题。例如：公开号为cn109295367a的中国专利，通过添加锌、锰和钛元素，将镁合金的抗拉强度和延伸率分别提高至361mpa和23.3％。公开号为cn110923595b的中国专利，通过固溶配合时效，调控内部第二相的回溶和析出行为，有效提高了镁合金的力学性能。上述专利虽然在力学性能方面具有显著的作用，但并未从根本解决体内生物功能化作用不理想的问题。生物活性表面改性可以提高镁合金耐蚀性能和生物功能化作用，如：公开号为cn103463681a和cn116407677a的中国专利，通过制备钙磷涂层和明胶-单宁酸复合涂层，赋予镁合金促成骨和自愈合等功能，但该方法无法同时提高力学性能。为了实现结构功能一体化，常常需要将合金化、塑性变形和表面改性方法相结合，但复杂工序会严重增加镁合金植入物的加工成本，甚至影响批量生产的稳定性。因此，如何通过一步法同时提高镁合金的力学性能、耐蚀性能和生物功能化作用，实现结构功能一体化是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种结构功能一体化生物医用镁合金的一步
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，将镁合金浸没在含钙磷盐的电解液中，电解液成分包括但不限于ca(no3)2、nah2po4、kf、hf、h2o2、(napo3)6、ca(oh)2、nh4h2po4、sr(no3)2和ca(h2po4)2中的一种或两种以上，电解液中钙磷原子比1～10；在浸没于电解液中的镁合金上施加定向脉冲电流，电流密度为100～500a/mm-2，脉冲频率为100～1000hz，时间为1～10h。
4、所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，该镁合金中，含锌、钙、锶、锆、硅、铜、银和稀土元素中的一种或两种以上，合金元素重量百分比<10％，余量为镁。
5、所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，稀土元素为钕、钇、钆或铈。
6、所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，优选的，按重量百分比计，该镁合金中含锌、钕、锆、钙、铜、银，锌1～5％，钕、锆、钙、银0.1～1.5％，铜0.01～1.5％。
7、所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，盛放电解液的容器为聚四氟乙烯、聚乙烯、橡胶或树脂绝缘材料。
8、所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，该镁合金的抗拉强度最高达到380mpa，延伸率在8～25％，腐蚀速率<1.0mm/y。
9、所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，优选的，该镁合金的性能指标如下：抗拉强度为300～380mpa，屈服强度为280～360mpa，延伸率在10～24％，腐蚀速率0.3～0.8mm/y。
10、本专利技术的设计思想是：
11、在本专利技术的工艺设计中，将镁合金浸没在电解液中，施加定向脉冲电流，是保证本专利技术能够通过一步法实现结构功能一体化的根本所在，也是本专利技术的主要创新点。一方面脉冲电流调控镁合金内部的位错分布情况，促进第二相析出形核，基于析出相强化与韧性相协调变形机制，提高镁合金的强度和塑性；另一方面脉冲电流可以加快电解液中的离子运动，促进钙磷等生物活性涂层在镁合金表面沉积，阻止基体在后续与腐蚀介质接触，降解后释放的钙磷离子促进成骨细胞增殖，抑制破骨细胞增殖，提高耐蚀性能同时赋予良好的促成骨作用。
12、本专利技术中的定向脉冲电流，电流密度为100～500a/mm-2，脉冲频率为100～1000hz，时间为1～10h。电流密度，脉冲频率和时间过大，成型过程中产生大量热量，镁合金样品过热，加速晶粒长大，导致强度降低。而电流密度，脉冲频率和时间过小，难以影响镁合金内部位错分布，第二相无法形核析出，同时制备的活性涂层不均匀，无法达到同步提升力学性能、耐蚀性能和生物功能化作用的有益效果。电解液中钙磷原子比1～10，钙磷原子比过大或过小均会影响镁合金表面涂层形貌特征，直接导致耐蚀性能和生物功能化作用难以达到预期效果。
13、本专利技术的优点及有益效果是：
14、1、本专利技术采用定向脉冲电流配合钙磷盐溶液电解，通过定向脉冲电流调控镁合金微观组织以及表面涂层成分，调控镁合金内部位错和第二相分布，同时调控镁合金表面生物活性涂层的成分和厚度，同步提升镁合金的力学性能、耐蚀性能和生物功能化作用，一步法实现结构功能一体化，有效避免了传统结构功能一体镁合金制备工序复杂和成本高的问题。
15、2、本专利技术获得结构功能一体化的镁合金，能够应用于生物医用材料领域涉及到的镁合金器件，能够优化镁合金的降解周期、可加工性以及服役期内的力学支撑作用和生物功能化作用。
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1.一种结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，将镁合金浸没在含钙磷盐的电解液中，电解液成分包括但不限于Ca(NO3)2、NaH2PO4、KF、HF、H2O2、(NaPO3)6、Ca(OH)2、NH4H2PO4、Sr(NO3)2和Ca(H2PO4)2中的一种或两种以上，电解液中钙磷原子比1～10；在浸没于电解液中的镁合金上施加定向脉冲电流，电流密度为100～500A/mm-2，脉冲频率为100～1000Hz，时间为1～10h。
2.按照权利要求1所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，该镁合金中，含锌、钙、锶、锆、硅、铜、银和稀土元素中的一种或两种以上，合金元素重量百分比<10％，余量为镁。
3.按照权利要求2所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，稀土元素为钕、钇、钆或铈。
4.按照权利要求2所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，优选的，按重量百分比计，该镁合金中含锌、钕、锆、钙、铜、银，锌1～5％，钕、锆、钙、银0.1～1.5％，铜0.01～1.5％。
5.按照权利要求1所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，盛放电解液的容器为聚四氟乙烯、聚乙烯、橡胶或树脂绝缘材料。
6.按照权利要求1～5之一所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，该镁合金的抗拉强度最高达到380MPa，延伸率在8～25％，腐蚀速率<1.0mm/y。
7.按照权利要求6所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，优选的，该镁合金的性能指标如下：抗拉强度为300～380MPa，屈服强度为280～360MPa，延伸率在10～24％，腐蚀速率0.3～0.8mm/y。
...【技术特征摘要】
1.一种结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，将镁合金浸没在含钙磷盐的电解液中，电解液成分包括但不限于ca(no3)2、nah2po4、kf、hf、h2o2、(napo3)6、ca(oh)2、nh4h2po4、sr(no3)2和ca(h2po4)2中的一种或两种以上，电解液中钙磷原子比1～10；在浸没于电解液中的镁合金上施加定向脉冲电流，电流密度为100～500a/mm-2，脉冲频率为100～1000hz，时间为1～10h。
2.按照权利要求1所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，该镁合金中，含锌、钙、锶、锆、硅、铜、银和稀土元素中的一种或两种以上，合金元素重量百分比<10％，余量为镁。
3.按照权利要求2所述的结构功能一体化生物医用镁合金的一步成型方法，其特征在于，稀土元素为钕、钇、钆或铈。
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【专利技术属性】
技术研发人员：高明，谭丽丽，杨柯，
申请(专利权)人：镁行瑞生医疗器械苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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