生产镁合金基产品的方法技术

一种制造镁基产品的方法，包括由镁基合金或镁基合金的混合物来制造原料，随后对原料进行形变热处理，以及退火步骤。其中，原料通过半固态处理来制造。本发明专利技术还提供了根据所述方法制造的产品，特别是植入体，更具体的是支架。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造镁基产品的方法，依次包括由镁基合金或镁基合金的混合物制造原料、通过挤压工艺对原料进行形变热处理以及退火步骤。本专利技术还涉及一种镁基合金。本专利技术还涉及一种包括镁基合金的植入体。
技术介绍
镁合金被认为是新一代生物医用植入体材料。镁合金相对其他生物相容性金属植入体材料如钛合金的一项优点是，镁合金具有与人类和动物骨头相接近的强度。另一项优点是，镁合金会随着时间而在人类和动物体内溶解(该合金为生物能分解的或生物能吸收的)，并因此不需要将植入体移除。镁合金也可用于汽车应用，如传动系统部件，以及用于其他例如旨在减轻重量的医学和非医学应用。然而，普通镁合金相对弱的抗腐蚀性阻止了其在无保护的或甚至是恶劣的环境(包括含有腐蚀性体液的人体)中用于结构应用。金属镁在占人体主导地位的生理PH值(酸性)中会显著腐蚀，导致植入体丧失力学完整性。因此，在周围组织的康复过程充分进行之前，人体内的植入体就会失去其完整性。对于如支架和整形植入体的应用来说，材料不仅应具有好的抗腐蚀性，而且应具有好的力学性能，特别是高韧性。对于实际应用来说，纯镁经常不能满足好的加工要求，或不能达到应用金属制成的产品而设置的要求。为此，将镁与可改善其性能的元素进行合金化。这种镁基合金可包含例如稀土元素如Nd(钕)和La(镧)，或者如Li (锂)和Mn (锰)的元素，以提高抗腐蚀性。 为了改善材料的晶粒，可使用合金元素如Y (钇)、Zr (锆)和Sr (锶)。元素如Ag (银)、 Cu(铜)、Zn(锌)和Cd(镉)会降低固溶体的强化效果，而Sb(锑)可用于改善拉伸性能。已经了解到，在本领域的技术人员所熟知的文献(例如见于Magnesium and Magnesium Alloys, ASM Specialty Handbook, editors :M. M. Avedesian and H. Baker, 1999)中"SJ胃3 不同的合金元素及其含量对于镁基合金的性能的影响。现有的生物相容性的和生物能吸收的镁合金的问题是，对于大多数有前景的植入体应用如支架(血管支撑)、骨固定板和螺钉来说，其腐蚀速度太快了。腐蚀导致植入体丧失力学完整性。例如对于支架来说，一般在其植入后结构支撑性和完整性必须维持至少三个月。镁的差抗腐蚀性也阻止了其在其他领域中的应用，例如作为铝的替代。就力学性能而言，已经知道对于植入体如支架来说其韧性是特别重要的。支架必须能够在植入时收缩和伸张。实际上在实践中，拉伸延长率应当至少为15 %，优选地甚至大于 18%。欧洲专利申请EP 1338293A1公开了一种制造生物能吸收的金属植入体、特别是由镁锌合金制成的植入体的方法。所述专利申请公开了可通过将用于调整材料性能的处理步骤和随后的机加工处理步骤相结合来改变材料的性能以及加工和使用性能。更具体地是，所述专利申请公开了由生物能吸收的镁锌合金来生产薄壁管状植入体、特别是血管支撑支架，其在植入过程中能容易地变形而没有断裂的风险。该已知的方法包括以下步骤通过铸造、热处理和挤压步骤来由生物能吸收的金属来制造针状半成品或原料，以及生产出管状植入体。第一步骤即铸造和热处理的目的是使镁或锌合金成分分布均勻。对于铸造工艺来说，固有的是在该工艺中会产生(固化)孔洞。该已知工艺的缺点是，由于宏观偏析， 由此制成的产品表现出不均勻的微观结构。因此，在产品或半成品内部的材料的品质低于位于更外部的部分。为了制备高品质产品，应仅选择对较外部的部分进行进一步处理。其他缺点是，该铸造工艺限于传统合金，更特别的是，铸造合金中合金元素的含量受到物理学 (热力学)的限定。美国专利申请US 2005/0079099A1公开了通过使用卤化物对镁合金进行化学改性，以调整并改善抗腐蚀性，更特别的是获得允许镁合金应用于永久性植入体和假肢中的抗腐蚀性。该专利申请公开了使用Al (铝)来改进含有合金元素Li (锂)、Ca(钙)和稀土元素的镁合金。该已知的镁合金改性可通过弥散合金化或融化合金化来进行。该方法也具有微观组织不均勻和晶粒结构相对较大的缺点。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种生产基于镁合金或合金混合物的产品的方法，所述产品在抗腐蚀性方面具有改善的完整性，并具有能满足高品质应用的要求的力学性能。更特别地是，本专利技术的一个目的是提供一种生产具有改善完整性的生物能分解的植入体的方法。本专利技术的该目的通过根据本专利技术的方法而获得，其特征在于，原料即中间产品通过半固态处理来制造。本专利技术的另一个目的是提供一种镁基合金，其在人体或动物体内不会过快地溶解，没有毒性或至少毒性可接受，并且具有好的力学性能。本专利技术的该目的通过根据本专利技术的镁合金而获得，其特征在于，至少一种元素的含量大于根据热力学平衡所获得的含量。本专利技术的另一个目的是一种具有改善性能的植入体，或更具体地是一种具有适当抗腐蚀性和高韧性的植入体。本专利技术的此目的通过根据本专利技术的植入体而获得，其特征在于，合金中至少一种元素的含量大于根据热力学平衡所获得的含量。附图说明图1显示了由现有技术的型号为AZ80的热挤压镁合金制成的产品的光学显微镜照片。图2显示了由半固态方法制成的型号为AZ80的热挤压镁合金制成的产品的光学显微镜照片。图3显示了根据本专利技术的方法的示例性实施例。 具体实施例方式本专利技术基于下面观察，S卩，镁基合金和镁基合金混合物的抗腐蚀性和力学性能可通过将半固态处理与随后的形变热处理即挤压工艺和退火步骤相结合而提高。本专利技术还基于下面观察，S卩，半固态处理允许生产这样的镁原料，其中合金元素的含量不必如同在铸造工艺中那样被由这些元素在基础元素中的热力学平衡所定义的溶解极限所限制。第三，本专利技术基于下面观察，S卩，如果镁基产品的晶粒尺寸小于5微米、优选小于1 微米，则可获得更好的抗腐蚀性和更高的韧性，并且在压缩和拉伸之间具有低的各向异性。最后应意识到的是，该方法在制造生物医用植入体如支架中是特别有利的。在根据本专利技术的方法中，可使用大量不同的镁合金和合金混合物。下文给出的例子仅是特定的合金和原料的一些例子。表1 一些特定的示例性镁合金和原料的化学成分(wt% )权利要求1.一种制造镁基产品的方法，包括以下连续的步骤 由镁基合金或镁基合金的混合物来制造原料，通过挤压工艺对所述原料进行形变热处理，和退火步骤，其特征在于，所述原料通过半固态处理来制造。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产品为管状产品。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述产品为植入体。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述挤压工艺为选自包括直接热挤压、静液挤压、非直接热挤压、触变挤压、保形挤压、等径弯角挤压和反挤压的组中的工艺。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述半固态处理为连续处理。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在形变热处理后的成形步骤。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述成形通过管材减缩或拉拔来实施。8.一种镁基合金，其特征在于，至少一种元素的含量大于根据热力学平衡所获得的含量。9.根据权利要求8所述的镁基合金，其特征在于，包括元素铝、锌和锰。10.根据权利要求8所述的镁基合金，其特征在于，包括锰或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉默斯·胡贝尔蒂娜·塞尔肯斯，慕格·艾琳克，雷蒙德·杰拉杜斯·塞德洛斯·玛丽·曼恩斯，罗伯特·简·韦克霍芬，
申请(专利权)人：荷兰应用自然科学研究组织TNO，
类型：发明
国别省市：