[发明专利]镁合金、其生产方法及其用途

说明书

本发明涉及一种镁合金，该镁合金包含按重量计<3％的Zn，按重量计≤0.6％的Ca，其余量为由含杂质的镁组成，这些杂质有利于电化电势差和/或促进了形成金属间相，其总量是不大于按重量计0.005％的Fe、Si、Mn、Co、Ni、Cu、Al、Zr和P，其中该合金包含选自由具有21、39、57至71和89至103的原子序数的稀土族组成的组的元素，其总量是按重量计不大于0.002％。

本专利申请涉及一种镁合金以及其生产方法并且还涉及其用途。

背景技术

技术背景和现有技术

已知镁合金的特性主要由合金配合物和杂质元素的类型和量以及还有生产条件确定。合金配合物和杂质元素对镁合金特性的影响在C.KAMMER,Magnesium- Taschenbuch(镁手册)，p.156-161,Aluminum Verlag Düsseldorf,2000第一版中提出并且旨在说明确定二元或三元镁合金的特性对于其本身作为植入物材料的复杂性。

最常用于镁的合金元素是铝，铝由于固溶体和沉淀硬化以及细晶粒的形成产生了增加的强度，但是也导致了微孔性。此外，在熔体中铝将铁沉淀界限朝向显著低的铁含量移动，在该铁含量下铁颗粒沉淀或与其他元素一起形成金属间颗粒。钙具有显著的晶粒细化作用并且损害了可铸性。在镁合金中不希望的伴生元素是铁、镍、钴和铜，这些元素由于其正电的性质引起了腐蚀倾向的显著增加。在所有镁铸造合金中可以发现锰并且其与铁以AlMnFe沉淀的形式结合，这样使得降低了局部元素的形成。另一方面，锰不能结合所有的铁，并且因此剩余的铁和剩余的锰总是留在熔体中。硅降低了可铸性和粘度，并且随着Si含量的提高，预期了一种恶化的腐蚀情况。铁、锰和硅具有非常高的形成金属间相的倾向。

这种相的电化电势差非常高并且因此可以用作一个控制合金基质的腐蚀的阴极。作为固熔体硬化的结果，锌提高了机械性能并且导致了晶粒细化，但是还导致了从二元Mg/Zn和三元Mg/Al/Zn合金中按重量计1.5至-2％的含量开始具有倾向于热裂化的微孔性。由锆形成的合金添加物提高了抗张力强度而没有降低膨胀并且导致了晶粒细化，但是还导致了对动态重结晶的严重损害，这在其本身重结晶温度的增加中得到证明并且因此要求高能量消耗。此外，锆不能添加到含铝和含硅的熔体中，因为晶粒细化作用损失了。稀土例如Lu、Er、Ho、Th、Sc和In均表现出一种类似的化学行为并且在二元相图的富含镁侧上形成了具有部分溶解度的低共熔系这样使得沉淀硬化是有可能的。已知的是另外的合金元素的添加结合这些杂质导致在二元镁合金中形成不同的金属间相。(MARTIENSSSEN,WARLIMONT,Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data[MARTIENSSSEN,WARLIMONT，凝聚物质和材料数据手册],S.163,Springer Berlin Heidelberg New York,2005)。例如，在晶界上形成的金属间相Mg₁₇Al₁₂是脆性的并且限制了延展性。与镁基质相比，这个金属间相更惰性并且能够形成局部元素，由此腐蚀情况恶化。(NISANCIOGLU,K等人，Corrosion mechanism of AZ91magnesium alloy[AZ91镁合金腐蚀机理], Proc.Of47th World Magnesium Association(47届世界镁协会)，伦敦Institute of Materials(材料协会)，41-45)。