[发明专利]一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法

说明书

本发明属于高纯镁板材制备领域，公开了一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将金属镁熔体通过顺序凝固处理进行提纯，得到高纯镁圆锭；将高纯镁圆锭进行变形挤压处理，得到高纯镁方形棒材；将高纯镁方形棒材进行轧制加工处理，得到高纯镁板材。本发明利用固液界面定向迁移除杂提高金属镁的纯度，利用大变形挤压复合多道次轧制实现高纯镁板的加工成形，提高其力学性能，从而获得兼具高强度和高纯度的镁板，满足生物医用骨板材料的需要。

技术领域

本发明属于高纯镁板材制备领域，更具体地，涉及一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法。

背景技术

高纯镁作为生物医用金属材料具有显著的优势，如良好的生物可降解性能、生物相容性、与人骨接近的弹性模量等，在生物可降解植入器件制备领域具有极其广阔的应用前景，因而受到日益广泛的关注。

由于生物医用高纯镁的巨大优势和潜在市场前景，各个国家近年来都在急速加大相关科研投入，抢占生物医用高纯镁技术高地，获得知识产权先发优势。

目前生物医用高纯镁材料存在的问题主要有两方面：一是由于目前缺乏合理的提纯工艺，导致材料纯度不够高(目前技术制备最高纯度为99.99％)，且杂质元素种类和含量变化较大，对最终产品的力学性能和生物降解性能造成巨大的影响，并造成高纯镁植入器件的性能一致性较差，难以满足标准化生产和应用要求；二是由于高纯镁不含合金元素，不能形成固溶或沉淀强化，高纯镁的强度常常较低，难以满足生物植入器件的力学性能要求；此外，前期关于高纯镁的轧制研究较少，如相关技术人员研究了纯镁的轧制工艺以及力学性能，其采用的金属镁纯度为99.95％；且关于高纯镁的研究多以圆棒试样为主。总之，目前缺乏高纯镁板材变形加工和力学性能的研究，对于骨板材料需要的高性能高纯镁板的加工工艺和力学性能目前未见报道，相关研究的缺乏不仅制约了制备技术的发展，也限制了高纯镁在骨板金属材料方面的应用和推广。

针对上述问题，亟待提出一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有生物医用金属镁提纯难度大、力学性能偏低、板材成形工艺研究不足等问题，提供一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法。本发明利用固液界面定向迁移除杂提高金属镁的纯度，利用大变形挤压复合多道次轧制实现高纯镁板的加工成形，提高其力学性能，从而获得兼具高强度和高纯度的镁板，满足生物医用骨板材料的需要。

为了实现上述目的，本发明提供了一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

S1：将金属镁熔体通过顺序凝固处理进行提纯，得到高纯镁圆锭；

S2：将所述高纯镁圆锭进行变形挤压处理，得到高纯镁方形棒材；

S3：将所述高纯镁方形棒材进行轧制加工处理，得到高纯镁板材。

根据本发明，优选地，将金属镁熔体置于高纯石墨坩埚中进行顺序凝固处理，真空度4000～8000Pa，熔体温度680～780℃，固液界面定向迁移速度1～10mm/min。

根据本发明，优选地，进行所述顺序凝固处理的设备包括真空感应炉。

在本发明中，作为优选方案，如图1所示，所述顺序凝固处理包括：将金属镁熔体2置于高纯石墨坩埚1中，抽真空至0.1Pa后充入高纯氩气并保持真空感应炉内压力4000～8000Pa，在真空感应炉6内经680～780℃熔化并保温30min；然后，将盛有金属镁熔体2的高纯石墨坩埚1缓慢下拉，使其脱离感应线圈4，下拉速度(固液界面定向迁移速度)1～10mm/min，待高纯石墨坩埚完全脱离感应线圈4且冷却至50℃以下，取出得到高纯镁圆锭。

根据本发明，优选地，所述金属镁熔体为真空蒸馏结晶态枝状镁块经680～780℃熔化获得。

根据本发明，优选地，所述高纯镁圆锭的纯度不低于99.995％。