[发明专利]一种医用可降解Mg-Nd-Ag三元合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种医用可降解Mg‑Nd‑Ag三元合金材料及其制备方法，按质量百分比分为：Nd0‑2％、Ag1‑2％，其余为Mg以及不可避免的杂质，不可避免的杂质含量≤0.01％。本发明通过合理的原材料配比，采用真空铸造的方式，制备出一种具有质轻、耐腐蚀以及抗菌的新型可降解镁合金。Nd的引入有效提高镁合金的力学性能和耐腐蚀性能，Ag的引入使合金表现出极强的广谱抗菌性，持久性和不会产生耐药性等优点。最后通过固溶处理和时效处理来延缓合金的腐蚀速率。本发明的可降解抗菌镁合金组分设计合理、质量轻、强度高、降解速度符合临床要求，具有抗菌作用且对人体无毒害作用。同时，还提出了一种操作简单、工艺合理、制备的镁合金强度高、降解速度符合临床要求的镁合金制备方法。

技术领域

本发明涉及的是一种可完全体内降解的生物医用材料领域的抗菌镁合金，具体的说，是一种医用可降解Mg-Nd-Ag三元合金材料及其制备方法。

背景技术

镁及镁合金的密度约为1.74g/cm³，人体密质骨的密度约为1.75g/cm³，它俩相当。弹性模量与人骨也更加接近，可以有效的避免应力遮挡效应，具有良好的力学相容性。另外，镁还是人体重要的组成元素，成年人每天镁的最低摄入量约420mg，而且过量的镁还可以通过尿液排出，因此，适量的镁代谢不仅不会对人体产生危害，还有利于促进骨细胞的生长。

在生物医用领域，镁合金可以用来制备骨修复植入体和心血管支架等组织工程支架。生物医用镁合金与其他医用金属材料相比，最大优势在于其在服役环境中能腐蚀降解，并且降解产物可以被人体吸收或排出，作为人体植入件不需要二次手术。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种组分设计合理、质量轻、强度高、降解速率符合临床要求，且对人体无任何毒害作用的可降解抗菌镁合金。镁合金降解速率的有效调控是其真正实现临床应用的关键，因此提高镁合金在人体中的耐腐蚀性能一直是生物镁合金研究的热点。本发明的另一目的在于制备一种新型可降解抗菌镁合金来改善生物医用镁合金的降解性能。

一种医用可降解Mg-Nd-Ag三元合金材料，以该镁合金的总重量为100％计，其成分组成包括：Nd 2～2.3％、Ag 1～2％、其余为Mg和不可避免的杂质元素。

上述镁合金中不可避免的杂质元素所占质量百分含量总量不大于0.01％，不可避免的杂质元素包括Mn和Zr。

所述各组分中Mg、Ag金属原材料选自纯度大于等于99.99％的所述组分纯金属。Nd选自30wt％的Mg-Nd中间合金。

上述制备可降解Mg-Nd-Ag三元合金材料的方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：原材料分别为纯镁(99.99wt％)、纯银(99.99wt％)、Nd含量为30wt％的Mg-Nd中间合金；将原材料进行切割，表面用砂轮打磨清理，清除表面氧化物，以减少熔炼杂质的产生，并先后用超纯水和酒精进行超声清洗，干燥处理后按照合金成分进行称量。

(2)熔炼设备准备：将真空感应熔炼炉的内壁进行清扫，坩埚去除氧化渣，模具进行清扫和涂料。

(3)合金熔炼和浇铸、取样：将称好重量的纯镁块与所要加的中间合金块一起放入石墨坩埚内，关闭熔炼炉外盖，打开机械泵抽真空至7.5～8Pa；随后向坩埚内通入氩气至0.4～0.6个大气压，打开感应炉加热装置，并设置电压260～265V，电流18～19A，加热至镁和各中间合金完全熔化，充分搅拌，搅拌完成后静置停止加热；将坩埚里的镁合金液体浇铸进早已预热好模具中，最后完全冷却取出铸锭。

(4)热处理，将上述步骤所得铸锭切割成若干个小块，将试样封存在石墨粉里，置于箱式电阻炉中，升温速率为10～12℃/min，升温至530～540℃并保温15～16h，保温结束后于冰水中进行淬火。进行时效处理，升温速率为10～12℃/min，升温至180～200℃并保温8～9h，保温结束后取出空冷。