[发明专利]医用镁基非晶材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及非晶态合金，具体地说是医用镁基非晶材料的制备方法。

背景技术

近年来，钛合金、不锈钢和钴合金被广泛地应用于临床，但这些材料在应用中都有如下弊端：其一，材料成分中含有有毒元素，使用中会释放有毒粒子，对人体造成危害。其二，这些生物金属材料不能降解，植入后需经二次手术取出，从而加重了患者的痛苦和经济负担。

CN01351890A公开了“硅灰石涂层-钛合金承载骨替换材料及制备方法”，该方法先通过选矿、粉碎、纯化、筛分等过程选出合适粒度的硅灰石粉末，随后将硅灰石粉末喷涂到已清洗或喷砂的Ti-6Al-4V钛合金基体上，然后再将上述材料浸泡在模拟体液中才能在表面形成羟基磷灰石。上述医用材料的制备工艺复杂，且基体材料中含有对人体有害的铝元素。CN1425472A披露了“纳米管状磷灰石/Al₂O₃-Ti生物复合材料及其制备方法”，该方法先用气相沉积法在基体材料钛上沉积一层铝膜形成Al-Ti复合材料，随后用阳极氧化的方法在Al-Ti复合材料上形成多孔Al₂O₃，最后将阳极氧化后的材料放置于高压釜中进行水热处理之后，该材料才具有优异的生物活性。钛作为具有生物活性的医用材料，其制备工艺复杂，且原材料价格昂贵，成本较高。CN102304676A公开了“一种四元镁基非晶合金”，制备Mg₆₅Cu_25-xZn_xY₁₀(X＝0，3，5，7)块体非晶合金；CN101418423报道了“一种镁基非晶合金及其复合材料”，该材料的成分按原子百分比为：Mg含量在65～87％之间，Zn含量在2～6％之间，Ni含量在2～20％之间，Y含量2～15％，稀土元素含量为0～5％。上述现有技术的镁基非晶材料均用于记忆合金或精密零部件生产用材料，不能作为医用镁基非晶材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供医用镁基非晶材料的制备方法，克服了现有生物复合合金材料含对人体有害的元素、不能降解或工艺复杂并价格昂贵的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：医用镁基非晶材料的制备方法，步骤如下：

第一步，配备原料

根据合金Mg_66-xZn₃₀Ca₄M_x（x=0.1～3.0）中元素的原子百分比进行计算配料，其中M=Nd、Zr或Ce，所用原料为纯Mg：99.9%、纯Zn：99.99%、Mg-19.29%Ca中间合金和下列中间合金中的任意一种：Mg-24.31%Nd中间合金、Mg-20.95%Ce中间合金或Mg-31.81%Zr中间合金，上述原料中的百分比均为质量百分比；

第二步，熔炼制备Mg-Zn-Ca-M合金铸锭

将坩埚电阻炉的目标温度设定为700℃，当坩埚温度升到400℃时，向坩埚中加入第一步中配备的原料，当原料全部溶化后进行搅拌，搅拌1分钟后将表面的浮渣去除，然后进行浇铸，再将铸造出的合金锭进行3次的反复熔炼和浇铸以确保材料成分的均匀性，在整个熔炼过程中坩埚电阻炉内通有Ar+0.2%SF₆混合气体作为保护气；

第三步，制备Mg-Zn-Ca-M非晶合金条带，作为医用镁基非晶材料备用

将第二步中得到的Mg-Zn-Ca-M合金铸锭锯成1.5g～2.0g的立方体小块，将锯好的样品表面的氧化膜进行打磨后放在酒精中用超声波清洗，晾干后放入石英管中，装卡在甩带机的熔炼位置，当甩带机内真空度为6.0×10^-4Pa～8.0×10^-4Pa时，对装卡在甩带机的熔炼位置的Mg-Zn-Ca-M合金铸锭小块进行加热，当设置温度达到600～800℃、转速为30-45m/s和吹铸压力为1Pa时进行甩带，从而得到宽度为1～3mm和厚度为25～35μm的Mg-Zn-Ca-M非晶合金条带，作为医用镁基非晶材料备用。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明医用镁基非晶材料的制备方法的突出的实质性特点和显著进步是：

（1）采用本发明医用镁基非晶材料的制备方法制得的医用镁基非晶材料不需要进行任何表面处理，在模拟体液中浸泡很短的时间就会自发生长出羟基磷灰石，羟基磷灰石具有促进骨骼快速生长的功能，所以本发明方法制备的镁基非晶材料可作为医学上的骨修复材料。