[发明专利]一种镁基生物复合材料高速搅拌摩擦制备方法

说明书

本发明提供了一种镁基生物复合材料高速搅拌摩擦制备方法，解决现有方法制备的镁基生物复合材料作为人体植入材料，其腐蚀性能和生物活性无法满足实际需求的技术问题。包括以下步骤：S1.按质量分数30％～70％纳米羟基磷灰石和70％～30％纳米氧化镁的比例称量相应质量的粉末，将两种粉末进行湿法球磨混合，混合均匀后烘干得到复合粉末；S2.使用有机溶剂作为辅助剂将复合粉末填充至镁合金基体表面预制的沟槽内并填满，自然风干；S3.采用无针搅拌工具的轴肩对填满复合粉末的沟槽表面进行密封；S4.采用有针搅拌工具，选用旋转速度2000～6000rpm和加工速度50～1350mm/min的高速制备规范进行往返二到四道次搅拌摩擦制备，得到镁基生物复合材料。

技术领域

本发明属于生物复合材料领域，涉及一种镁基生物复合材料高速搅拌摩擦制备方法。

背景技术

随着人们生活水平和医疗技术条件的提升，生物医用材料可作为对患者进行治疗、修复或替换其病损组织、器官的最佳选择之一。现有的生物医用材料以医用金属材料居多，相较于生物陶瓷材料和生物高分子材料，它具有良好的力学性能和可加工性。但是，目前大多金属材料存在着不可降解的问题，即此类材料需要进行二次手术再取出，这无疑加重了患者的痛苦也增加了医疗成本，因此，研究更具医疗前景的生物医用材料成为必然。

镁是人体中含量第四的金属元素，是人体代谢所需的重要元素之一。镁合金在植入人体后可以发生降解，且部分降解产物能被人体吸收，这体现了镁合金相较于其他金属材料具有较优的生物相容性。但是，金属镁合金目前最大的问题是腐蚀速度过快，无法与骨组织修复速度相匹配；如此便会导致它在人骨组织还未完全愈合时就因其腐蚀性能和生物活性无法满足要求而丧失功效，影响患者的痊愈。

文献1“Sunil B R,Kumar T,Chakkingal U,et al.Nano-hydroxyapatitereinforced AZ31 magnesium alloy by friction stir processing:a solid stateprocessing for biodegradable metal matrix composites[J].Journal of MaterialsScience Materials in Medicine,2014,25(4):975-88.”介绍了一种利用常规搅拌摩擦制备镁基生物复合材料的方法，该方法选用的生物粉末为单一的纳米羟基磷灰石粉末；所制备的镁基生物复合材料的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和Ca/P值分别-1.564V、2.314×10^-4A/cm²和1.649，腐蚀电位的偏低、腐蚀电流的偏高和Ca/P值较人体羟基磷灰石Ca/P值1.67存在偏差对提高镁基生物复合材料在体液环境的腐蚀性能和生物活性具有不利的影响；同时该方法制备的镁基生物复合材料很多局部地方都出现了纳米羟基磷灰石的团聚情况，而通常由于纳米粉末团聚的位置往往是力学性能薄弱的位置，这样会导致其作为人体植入材料难以满足实际需求。

鉴于上述问题，有必要寻求新的镁基生物复合材料制备方法，使得产品作为人体植入材料能够满足实际需求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有方法制备的镁基生物复合材料作为人体植入材料，其腐蚀性能和生物活性无法满足实际需求的技术问题，而提供一种镁基生物复合材料高速搅拌摩擦制备方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种镁基生物复合材料高速搅拌摩擦制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1.按质量分数30％～70％纳米羟基磷灰石和70％～30％纳米氧化镁的比例称量相应质量的粉末，将两种粉末进行湿法球磨混合，混合均匀后烘干得到复合粉末；考虑到球磨罐体可能存在死角，为了避免位于死角的物料球磨不到，因此采用湿法球磨；并且烘干温度一般控制在200℃左右，以确保添加的液体球磨介质以及粉末接触到空气中的水分能够充分干燥；