[发明专利]一种耐腐蚀生物镁铟合金及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种耐腐蚀生物镁铟合金及其制备方法和应用。所述镁铟合金中，铟的质量百分含量为0.5‑1.5wt％。其制备方法为：先按照设计组分配取各原料，然后经球磨混料和激光选区熔化制备耐腐蚀生物镁合金。本发明通过激光选区熔化将铟固溶于生物镁合金中，一方面，铟元素为高析氢过电位金属，发生析氢反应的阻力更大，从而减缓腐蚀；另一方面，铟在镁中极高的固溶度和相对较高的电极电位，能够显著降低镁合金的腐蚀敏感性；再者，氢氧化铟会填充到疏松的氢氧化镁缝隙中，增加合金表面腐蚀产物膜层的完整性和密封性，阻碍体液的侵蚀，从而提高生物镁合金的腐蚀抗力。

技术领域

本发明属于生物医疗材料制备技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀生物镁铟合金及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，生物可降解镁合金为主要代表的新一代医用金属材料正成为骨科植入材料的研究热点。生物镁合金具有与人体骨接近的密度和弹性模量，并且镁作为人体必需的营养元素，能促进新骨形成。更重要的是，生物镁合金在人体环境中易发生腐蚀，作为体内植入物能够完全降解，避免二次手术。然而，由于标准电位很低，生物镁合金在人体环境中的降解速率过快，很容易丧失结构完整性；同时，降解产生的气体和升高的pH也可能会产生炎症。因此，改善生物镁合金的降解性能，是其作为可降解植入物亟需解决的难题。

众所周知，合金化是改善镁合金腐蚀抗力的一种有效途径。已经有报道称在镁合金中合金化稀土元素钇，能够细化镁合金的第二相，减弱电偶腐蚀，提高镁合金的腐蚀抗力。但是目前常用的合金元素在镁基体中的固溶度有限，因此易形成新的第二相从而产生电偶腐蚀。

铟具有低熔点、优良的延展性、化学性质稳定等特点，且铟具有较高的析氢过电位，可以抑制氢气产生，同时铟在镁基体中的固溶度很高，这些特点有望显著提高镁合金的耐腐蚀性能。目前针对铟改善镁合金耐腐蚀性能的研究集中于表面涂层方法，主要是通过向镁合金表面镀铟，在合金表面生成一层保护涂层。该保护涂层虽然能够在降解初期对镁合金起到保护作用，但在其脱落后，镁合金基体还是会受到溶液的侵蚀而快速腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种耐腐蚀生物镁铟合金及其制备方法和应用。本发明所设计和制备的镁铟合金为整体材料，一方面，铟为高析氢过电位金属，发生析氢反应的阻力更大，合金表面腐蚀不容易进行，从而减缓腐蚀；另一方面，铟在镁中极高的固溶度和相对较高的电极电位，能够显著降低镁合金的腐蚀敏感性；而且，腐蚀产物中铟元素以氢氧化铟的形式存在，氢氧化铟会填充到疏松的氢氧化镁缝隙中，增加合金表面腐蚀产物膜层的完整性和密封性，阻碍体液的侵蚀，从而提高镁合金的腐蚀抗力。

本发明一种耐腐蚀生物镁铟合金，所述镁铟合金中，铟的质量百分含量为0.5-1.5wt％。在本发明所设计的镁铟合金中，铟全部固溶于合金之中。

本发明提供的制备一种耐腐蚀生物镁铟合金的方法，包括如下步骤：

(1)将特定比例的铟粉末和粉末A置于球磨机中，在保护气氛下，控制球磨机转速为200-400rad/min，球磨时间4-8小时，球磨得到混合粉末；其中混合粉末中铟粉末的质量百分数为0.5-1.5wt％；所述粉末A包括镁合金粉末和/或镁金属粉末；

(2)以上述混合粉末为原料，在保护气氛下，通过激光选区熔化制备耐腐蚀生物镁铟合金；制备过程中，控制扫描间距为0.05-0.15mm，控制铺粉厚度为0.05-0.15mm，控制激光功率为60-90W，扫描速度为100-500mm/min；光斑直径为40-100μm。

优选的，混合粉末中铟粉末的质量百分数为1.0-1.5wt％，进一步优选为1.5wt％。

优选的，激光功率为70-85W；扫描速度为150-300mm/min；光斑直径为65-85μm；扫描间距为0.08-0.13mm；铺粉厚度为0.1-0.2mm；球磨机转速为250-350rad/min；球磨时间5-7小时。