[发明专利]一种非晶生物镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种非晶生物镁合金及其制备方法，属于生物镁合金设计和制造技术领域。所述非晶生物镁合金以质量百分比计包括下述组分：镁75‑82％、锌15‑20％、钕3‑5％。其制备方法为：按设计组分配取镁粉、锌粉和钕粉，在保护气氛下，于240‑360r/min球磨至少2h，得到混合粉末；然后在保护气氛下，采用选择性激光熔化工艺得到镁‑锌‑钕非晶生物镁合金；选择性激光熔化时，控制熔池的冷却速率为10⁵‑10¹⁰K/s，控制激光功率为200‑400W，扫描速率为2‑5m/s，控制光斑直径为50μm。本发明用较简单的步骤制备具有非晶结构的生物镁合金，提高了生物镁合金的腐蚀抗力，促进了其在组织修复领域的应用。

技术领域

本发明涉及一种非晶生物镁合金及其制备方法，属于生物镁合金设计和制造技术领域。

背景技术

生物镁合金因其天然的可降解性、匹配的力学性能和良好的生物相容性，被认为是极具潜力的骨修复材料。然而，目前常规生物镁合金在人体环境中的降解速率过快，使其在植入体内后力学强度快速衰减，过早丧失其结构支撑作用；另一方面，镁合金过快的降解也会导致局部pH值升高，这也不利于新骨组织生长。因此，提高生物镁合金的腐蚀抗力是当前亟待解决的一个问题。

非晶镁合金具有无晶界、高度均匀的单相结构，能够很好的抑制常规镁合金因局部化学组分不同而引起的微电池腐蚀，因此在提高生物镁合金腐蚀抗力上展现出巨大的优势。一般而言，获得非晶结构需要特定的合金体系以及较高的冷却速率。具体来说，合金体系通常需要三种或以上组元，且各组元之间的原子尺寸差别大于10％并具有负的混合热；而较高的冷却速率能使原子在合金凝固过程中保持液态时的无序排列，从而促进非晶结构形成。

目前国内外学者针对镁基非晶合金体系开展了一系列研究，获得了多种非晶合金体系，如Mg_58.5Cu_30.5Y₁₁、Mg₆₅Ni₂₀Nd₁₅和Mg₅₄Cu_26.5Ag_8.5Gd₁₁等。但针对生物镁合金的非晶合金体系研究很少，上述体系中含有大量具有生物毒性的合金元素，若应用于人体组织修复将存在不可预测的风险。常用的制备方法包括模铸法和快淬法，模铸法是将镁合金熔化后压入金属模腔内，利用金属模导热快的特点获得比较快的冷却速度，从而得到非晶镁合金；快淬法是将熔化的镁合金喷入直径较小的石英玻璃管中，随即放入水中淬冷得到非晶镁合金。然而模铸法中模腔的尺寸形状会限制成型合金的尺寸形状，而快淬法的冷却速度较低，不适合玻璃转化能力弱的镁合金体系。

现有技术中还未见采用选择性激光熔化工艺制备非晶生物镁合金的相关记载。

发明内容

本发明针对常规生物镁合金耐腐蚀性能差的问题，本发明提出一种非晶生物镁合金及其制备方法，从而提高其腐蚀抗力。

本发明一种非晶生物镁合金，以质量百分比计包括下述组分：

镁75-82％，优选为77-80％、进一步优选为78％；

锌15-20％，优选为17-19％、进一步优选为19％；

钕3-5％，优选为3-4％、进一步优选为3％。

本发明一种非晶生物镁合金，所述非晶生物镁合金表面还带有一层氧化钕膜。

本发明一种非晶生物镁合金的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

按设计组分配取粒度范围为10-50μm的镁粉、锌粉和钕粉，在保护气氛下，于240-360r/min、优选为360r/min，球磨至少2h、优选为3-4h、进一步优选为4h，得到粒径为10-50μm的混合粉末；

步骤二