[发明专利]一种FeMn生物可降解合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种FeMn生物可降解基合金的制备方法，包括如下步骤：在FeMn合金粉末中加入碳源粉末混匀，进行冷模压制成形，然后在氢气环境下升温至1180‑1230℃，保温一段时间，直至得到所述FeMn生物可降解基合金。本发明的制备方法通过控制添加碳的形式与含量，大幅降低材料烧结基体中的氧含量，提升烧结致密度，进而大幅提高FeMn生物可降解基合金的屈服强度、拉伸强度与延伸率。本发明还公开了该制备方法制备得到的FeMn生物可降解基合金，基体氧含量低，屈服强度与拉伸强度高，延伸性能好。

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，尤其涉及一种FeMn生物可降解基合金的制备方法。

背景技术

可降解金属是指能在体内逐渐被体液腐蚀降解的一类医用金属材料，其释放的腐蚀产物给机体带来恰当的宿主反应，当协助机体完成组织修复使命后将完全溶解，无任何残留植入物。可降解金属材料已经成为进入21世纪以来最为热门、最活跃的研究方向之一。

纯镁和镁基可降解合金在最近20年得到广泛关注，取得大量成果，目前已有AE21、WE43、AZ31B等可降解镁合金作为心血管支架材料进行了动物实验甚至临床试验。针对可降解镁基金属材料在骨科植入物产品中的应用也已经进行了大量的体外研究，涉及到骨内固定、骨内填充等。但镁合金与316L不锈钢相比，力学性能过差，在生理环境中降解速率过快，而且在服食过程中还会大量析氢，这些缺点都有待进一步研究和改善。相比之下，Fe基降解合金更优异的力学性能与较慢的降解速率使其更具吸引力。而纯铁降解速率较慢，在Hank’s溶液中降解速率仅为0.011～0.036mm/a，在生理盐水中达到0.05～0.17mm/a。通过添加Mn、W、S、Pd等合金元素，可在较宽范围内有效调控降解速率(0.145～25.10mm/a)，拥有更高的设计自由度与更优异的力学性能。Mn是比较合适的合金元素，用于改善纯铁的性能。FeMn合金具备良好的细胞相容性、可视性和核磁共振兼容性，而且降解速率可控，是制备可降解金属材料中的优秀备选材料。

对于复杂精微结构的降解类医疗器械的植入，如血管支架，以金属注射成型技术(metal injection moulding,MIM)和增材制造(3D打印)为代表的粉末冶金技术是一类先进的近终形材料加工技术，可将材料利用率提升至95％以上，极大降低规模化成本，所得材料微观组织均匀、性能优异。但用于FeMn基降解合金的加工制备则往往受到限制。

粉末冶金FeMn合金制备过程中，由于原料粉末与加工中不可避免的氧增过程，使得成品杂质含量较高；其次，由于Mn较易挥发，烧结温度一般不高于1230℃，使得整体密度难以达到95％以上的高致密化。这些问题使得FeMn合金力学性能较差。因此，若需将粉末冶金FeMn降解合金推向产业实用，则在现有技术下仍然迫切需要解决一系列问题，以强化提高FeMn合金的力学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种FeMn生物可降解基合金的制备方法及由该方法制备得到的FeMn生物可降解基合金。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种FeMn生物可降解基合金的制备方法，包括如下步骤：在FeMn合金粉末中加入碳源粉末混匀，进行冷模压制成形，然后在氢气环境下升温至1180-1230℃，保温一段时间，直至得到所述FeMn生物可降解基合金。

上述的制备方法，优选的，所述FeMn合金粉末中Mn的含量为20-35wt.％。更优选为25-35wt.％，尤其优选为35wt.％。

优选的，所述FeMn合金粉末是以氮气为载体，采用气体雾化方法制备得到；所述气体雾化方法采用的粉末中位径为10-30μm。

优选的，所述FeMn合金粉末加入碳源粉末后置于混粉机内混合10h。