[发明专利]一种用于义齿的钴基合金及其制备方法

说明书

一种用于义齿的钴基合金，其特征在于：按重量百分比计，该钴基合金的化学成分为：Cr：22.5‑24.5％、Ni：3‑4％、W：9‑10％、Mo：3‑4％、Ta：0.5％～1.5％、Si：0.1％～0.8％、Mn：0.1％～0.5％、Ti：0.1％～0.5％、Cu：1.0‑2.0％、N：0.1‑0.2％、Sc+Y+La：0.01‑0.08％、余量为Co和不可避免的杂质元素。本发明的钴基合金，其屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥800MPa，伸长率≥18%，杀菌率≥92%，明显高于其他缺少合金元素的产品，明显高于并未进行流能磨制粉的产品，明显高于没有进行表面涂覆处理的同类产品。

技术领域

本发明属于合金领域，特别提供一种用于义齿的钴基合金。

背景技术

钴基合金具有良好的耐腐蚀性能，耐磨损性能和抗热疲劳性能，热导率高，热膨胀系数较低，杨氏模量不随其强度变化而变化，生物相容性好，因而被广泛应用于国防、化工、能源和生物工程等领域，其还可以作为医用金属材料领域。作为医用金属材料，钴基合金主要用于各种人工关节、人工骨及骨科内外固定件的制造、齿科修复中的义齿、固定桥，还可用于心血管外科和整形外科等。

钴基合金具有优良的力学性能，耐磨损性能和生物相容性，在金属骸关节植入材料中得到了普遍的使用。研究表明钴基合金具有优良的耐磨性能，本实验室研究认为固溶引起的FCC钴基体固溶强化和适当的碳化物分布可以显著提高合金的耐磨损性能，为其在生产制造过程中选择合适的热处理工艺从而提高其耐磨损性能提供了理论依据。

医用钴基合金材料也称为钴一铬合金，分为两种基本类型:一类是钴铬铝(CoCMro)合金，另一类是钴镍铬铝(CoNICrMo)合金。钴铬铝(CoCMro)合金在牙科应用已经有几十年的历史了，医用钴基合金是以钴和铬为基本成份所形成的固溶体，一般含有铬、镍、铝和钨等合金元素，其组织通常为奥氏体基体和碳化物强化相。合金中含有较多的铬，它能够在合金表面形成致密的氧化层，极大的提高合金的耐腐蚀性能，同时铬元素还能形成碳化物，合金中镍元素起稳定奥氏体相的作用，并且可以提高合金加工性能，钨起到固溶强化的作用，合金中加铝元素固溶在基体中可以细化晶粒，铝的原子半径比钴大，固溶在钴基体中能够成为位错流动的壁障，这样合金经铸造或锻造可以达到更高的强度，合金含碳量一般都控制在0.35wt.%以下，碳化物具有较高的硬度，使基体的强度得到进一步的提高，同时可以提高合金的耐磨损性能。合金中的碳化物与基体形成共晶结构，一般是以M23C6(M=Co，Cr，Mo)的形式出现。

医用钴基合金具有良好的耐腐蚀性能、耐磨损性能和抗热疲劳性能， 热导率高，热膨胀系数较低，杨氏模量不随其强度变化而变化。作为植入材料，其力学性能与骨相差较大，这将影响其植入效果。国际ISO医用钴基标准中共列出了作为外科植入材料的5种钴基合金，可铸造的钴铬钼(CoCrMo)合金，可锻造的钴铬钼(CoCrMo)合金，可锻造的钴铬钨镍(CoCrWNi)合金，可锻造的钴镍铬钼(CoNiCrMo)合金，可锻造的钴镍铬钼钨铁(CoNiCrMoWFe)合金，其中可铸造的钴铬钼(CoCrMo)合金和可锻造的钴镍铬钼(CoNiCrMo)合金，广泛用于制作植入体，可锻造的钴铬钨镍(CoCrWNi)合金(ISO5832-5)现在也广泛用于加工心血管支架。

在医用钴基合金的发展过程中，合金的选择与设计和工业领域用钴基合金密不可分，目前医院实际使用的大多数医用钴基合金都直接来自工业领域，其合金成分和加工工艺等都和工业用钴基合金接近，在重视材料性能的同时很少考虑生物安全性等问题。同时钴是一种重要战略资源，世界上大多数国家缺钴，导致钴的价格昂贵，钴基合金成本一直居高不下。

发明内容

本发明在传统钴铬钼合金基础上，通过降低钴和铬的含量，加入适量合金元素，同时加入氮元素来优化力学性能和耐蚀性能，研发出一种用于义齿的钴基合金，该合金具有优良的力学性能和耐蚀性能，在确保生物相容性的基础上，降低了合金的成本，并具有优良的强韧性组合和冷热加工性能，具有重要的社会和经济意义。