[发明专利]一种用于3D打印医用镁合金材料的制备方法、材料及应用

说明书

本发明公开了一种用于3D打印的医用镁合金材料的制备方法、材料及应用，组分质量百分比为：10~16wt%Fe，1~3wt%Mn，0.2~2wt%Zn，0.5~3wt%Ca，余量为Mg。制备步骤为：按上述组分及质量比配料；将纯镁、纯锰、纯锌和纯钙放入预热的坩埚中，加入覆盖剂，在大气条件下熔炼；熔化完后，加入镁铁中间合金，熔化后，搅拌均匀，稳定温度至700℃~740℃；加入精炼剂，精炼5‑30min，于700℃~740℃静置10‑30min，撇去表面浮渣，倒入金属型模具，得到医用镁合金母材；再将母材熔炼、雾化，得到医用镁合金材料。本发明是一种完全由生物安全性的人体营养元素组成的多元可降解合金材料，且具有优异阻燃性能，粉末形貌、粒径易于控制，在医用可降解内植入材料及3D打印领域均具有重要的应用潜力，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于3D打印材料的技术领域，具体的，涉及一种用于3D打印医用镁合金材料的制备方法、材料及应用。

背景技术

3D打印技术，根据其制造工艺又叫增材制造，属于快速成型技术的一种，它运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过一层又一层的多层打印方式，最终直接打印出产品，形成“数字化制造”。

3D打印技术源自于19世纪末期美国研究的照相雕塑和地貌成形技术，但受限于当时的技术条件，并未取得突破性的进展。上世纪80年代，随着计算机技术、新材料技术的蓬勃发展，3D打印技术取得了长足的进步，但其商业化、市场化进程缓慢。进入21世纪，3D打印技术得到了迅猛发展，其应用领域也由模具制造、工业设计等逐渐推广到航空航天、汽车和医疗等领域。

目前，骨科手术中所使用的内固定材料主要由不锈钢、钛合金等构成。这些材料在人体内是不能降解的，均需要二次手术将其取出。镁合金的密度接近人体骨骼，具有较好的生物力学相容性，植入人体后不舒适感远低于不锈钢、钛合金等，它不仅能被人体吸收，其释放出的镁离子还可促进骨细胞的增殖及分化，促进骨骼生长、愈合，可避免二次手术。同时，镁合金还可以应用于心血管疾病的治疗，可降解的镁合金心血管支架，不会导致血管内膜增生，避免支架再狭窄的情况发生。因此，镁合金正在逐渐取代塑胶材料，成为医用市场中的高级材料。若将医用镁合金和3D打印技术结合起来服务医疗领域，可以推动医疗材料向低成本、短周期、高效率方向发展。

不过，目前用于3D打印的金属粉末主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等，镁合金因为其化学性质活泼和易燃性，粉末制备困难，还处在试验阶段，未广泛应用到3D打印领域中。目前常用的制备镁合金粉末的方法是球磨法。但球磨法因为能耗高，易增加杂质。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种高强度高弹性模量镁锂基复合材料、材料及应用，所述制备方法采用雾化法制备医用镁合金粉末，制备的粉末燃点高、形貌和粒径易于控制，制备过程无杂质添加，弥补了球磨法的不足。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于3D打印医用镁合金材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1) 配料

取包括纯镁、纯锰、纯锌、纯钙、镁铁中间合金的原料，原料中组成元素质量百分比如下：Fe：10~16wt%，Mn：1~3wt%，Zn：0.2~2wt%，Ca：0.5~3wt%，余量为Mg；

2) 烘料

将步骤1)称取的所有原料分别在180~240℃预热2~4小时；

3) 熔炼

将步骤2)烘干后的纯镁、纯锰、纯锌和纯钙放入预热到200~400℃的容器中，加入覆盖剂，在大气条件下熔炼，熔炼温度为500~680℃；