[发明专利]一种具有非晶膜的医用镁合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有非晶膜的医用镁合金材料，具体地说，涉及一种生物体内可吸收的二元或多元镁合金植入材料及其制备方法。

背景技术

镁合金材料具有重要的医用价值。镁是人体不可缺少的重要营养元素，可以促进骨骼的形成，与人体的多种酶活性有关，参与人体的新陈代谢。我国镁资源丰富，镁合金金属生物材料表现出的优势和潜力，特别是在生物医用领域中的应用，必定会引起人们越来越多的研究。但是，镁合金的耐蚀性和力学性能始终制约着医用镁合金材料的发展，镁合金的耐蚀性和力学性能除与材料本身的成分、组织有关外，还与制备工艺密切相关。

非晶合金即金属玻璃，具有长程无序、短程有序的结构特点，属于热力学的亚稳态，固态时原子的三维空间拓补无序排列，在一定范围内保持相对稳定状态。对非晶态的大量研究证实，非晶合金中不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷，非晶合金具有传统的晶态金属所不具有的诸多优良性能，如良好的机械、物理、化学性能，例如良好的耐磨性、高强度、高硬度和高韧性等，尤其是耐蚀性能优异(Bruno Zberg等，MgZnCa glasses without clinically observablehydrogen evolution for biodegradable implants，Nature Materials，2009，8，11)。非晶合金通常需在急冷(冷却速率在10⁶K/s以上)条件下才能形成，对合金成分及温度梯度的要求苛刻。而且目前尚没有文献公开具有高纯镁合金非晶膜的医用镁合金材料。

溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集而形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面。磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一，它具有溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点。随着近年非晶材料的研究深入，运用磁控溅射制备非晶材料已取得了一定成效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有非晶膜的医用镁合金材料，其具有良好的力学性能和生物相容性，尤其是具有良好的耐蚀性，适合于制备生物体内可吸收的植入材料。

本发明的另一目的在于提供上述医用镁合金材料的制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明的具有非晶膜的医用镁合金材料由镁合金基体材料及在所述基体材料上沉积的镁合金非晶膜构成；所述镁合金非晶膜为Mg与选自Zn、Ca、Mn、Fe、Al、Y或稀土中的一种或多种组成的合金。具体地说，所述镁合金非晶膜含有至少一种如下质量百分数的金属成分，其余为镁：

Zn 0.5～30％、Ca 1～10％、Mn 0.5～10％、Fe 0.5～10％、Y 0.1～10％、Al 0.5～10％、RE 0.1～10％；

各成分的纯度均在99.9％以上。

本发明中，所述镁合金基体材料为Mg与选自Zn、Ca、Mn、Fe、Al、Y或稀土中的一种或多种组成的合金，其含有至少一种如下质量百分数的金属成分，其余为镁：

Fe 0.5～10％、Mn 0.5～10％、Zn 0.5～30％、Ca 1～10％、Y 0.1～10％、Al 0.5～10％、RE 0.1～10％；

各金属成分的纯度均在99.9％以上。

上述医用镁合金材料是通过磁控溅射方法，在所述镁合金基体材料上沉积出所述镁合金非晶膜而制成的。

本发明中所述稀土是指由元素周期表中镧系元素所组成的金属。本发明中合金的各组成成分均为高纯金属，纯度均在99.9％以上，符合医用要求。

本发明还提供制备上述医用镁合金材料的方法，其采用磁控溅射方法制备上述医用镁合金材料，包括如下步骤：

将基体材料置于进样室，将溅射用靶材置于主溅射室，并对主溅射室和进样室抽真空至1×10^-5～1×10^-4Pa之间，在进样室对基体材料进行预溅射清洗；在氩气保护氛围下，将基体材料送入主溅射室，调节基体材料与靶材间距在30～200mm之间，在真空度达到1×10^-1～1×10^-2Pa时调节溅射功率50～500W起辉溅射，在靶材与基体之间施加-100～-300V的偏压，溅射时间0.5～15小时。