[发明专利]生产镁合金基产品的方法

说明书

技术领域

本发明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。

本发明还涉及一种镁基合金。

本发明还涉及一种包括镁基合金的植入体。

背景技术

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)中可发现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匀。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匀的微观结构。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匀和晶粒结构相对较大的缺点。

发明内容

本发明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，本发明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。本发明的该目的通过根据本发明的方法而获得，其特征在于，原料即中间产品通过半固态处理来制造。