[发明专利]一种多成分组成的可降解镁合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多成分组成的可降解镁合金材料及其制备方法和应用，该镁合金材料由多个成分差异的镁合金层堆叠而成，成分差异是指镁合金中的添加元素不同或者添加元素相同但添加浓度不同。其制备方法如下：1)确定所需成分种类，将纯金属粉末放置于激光熔融打印机的不同粉仓；2)控制各元素的纯金属粉的下粉量，下粉至混合仓后充分机械混合再送入供粉槽；3)将供粉槽中的供粉激光熔融分层打印，得到相应形状和尺寸、多成分组成的可降解镁合金材料。该材料作为医用可植入材料用于制备骨修复或者支撑材料。该发明实现材料的力学性能、降解速率和功能化之间的相互匹配，满足生物材料的服役环境对镁合金力学性能、降解速率和功能化的需求。

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种多成分组成的可降解镁合金材料及其制备方法和应用，属于生物医用材料技术领域。

背景技术

近年来，由于镁合金在人体内的可降解性，使得其成为一种新型的医用可植入材料,可降解镁合金相比于传统的钛合金材料具有可降解性和更低的弹性模量(41～45GPa)，相比于高分子材料具有更好的力学性能，同时又具有良好的生物相容性，不需二次手术，在生物医用材料领域备受关注。其中，在医疗器械方面中，最具有应用前景的是牙和关节等硬组织的修复和替换材料,但是由于镁合金自身的强度较低，以及在降解的过程中由于局部区域腐蚀速度过快造成装置失效等原因，限制了镁合金在临床上的应用，因此制备一种在局部区域力学性能增强，整体腐蚀速率匹配的镁合金材料就显得尤为重要。

激光增材制造，是通过激光熔覆的方式，实现层层堆积，并借助数字化控制堆积路径，从而直接一步制造出复杂构件的技术,与传统去材制造、锻压、铸造等技术相比，原料利用率高、设计制备周期短、无需或仅需要少量后续加工、可制备传统技术无法实现的复杂构件；近些年由于镁合金粉末制备技术的提高，也使得增材制造在镁合金材料中的应用成为可能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供本发明涉及一种多成分组成的可降解镁合金材料及其制备方法和应用，克服单一成分材料对局部性能和多功能的需求难度，实现材料的力学性能、降解速率和功能化之间的相互匹配，满足生物材料的服役环境对镁合金力学性能、降解速率和功能化的需求。

技术方案：本发明提供了一种多成分组成的可降解镁合金材料，该镁合金材料由多个成分差异的镁合金层堆叠而成，成分差异是指镁合金中的添加元素不同或者添加元素相同但添加浓度不同。

其中：

所述的添加元素为Al、Zn、Zr、Cu、Mn、Sr、Y、Ca、Nd或Gd中的一种或多种，每个镁合金层层中添加元素总含量≤5wt％。

所述的可降解镁合金材料为实心材料或者多孔材料。

所述的成分差异根据该材料的具体服役环境的需求进行调整。

所述的多成分组成的可降解镁合金材料的形状和尺寸根据使用需求进行调整。

本发明还提供了一种多成分组成的可降解镁合金材料的制备方法，该方法为激光熔融法，包括以下步骤：

1)粉料准备：确定所要制备的镁合金材料中所需成分种类，将各元素的纯金属粉末放置于激光熔融打印机的不同粉仓；

2)供料：确定镁合金材料中不同层的元素成分配比，控制各元素的纯金属粉的下粉量，下粉至混合仓后充分机械混合，再送入供粉槽；

3)打印成材：根据需要，将步骤2)供粉槽中的供粉在真空、氩气或六氟化硫的气氛下进行激光熔融分层打印，得到相应形状和尺寸、多成分组成的可降解镁合金材料。

其中：

所述的激光熔融分层打印过程中，打印层厚为0.01～2mm，扫描速度为1～100mm/s，激光功率为1～100W。