[发明专利]一种可降解生物镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种可降解生物镁合金及其制备方法，所述可降解生物镁合金包括以下重量份组分，锂0.4‑0.6％、锌2.5‑3.5％、钙0.4‑0.6％和锆0.6‑0.8％，余量为镁。本发明采用具有优异晶粒细化效果的锆元素对Mg‑Li‑Zn‑Ca合金进行改性处理，添加微量的锆元素能够显著改善生物镁合金的塑性，提升生物镁合金的性能；采用低锌元素的设计，一方面能够降低生物镁合金在体内的降解速率，另一方面能够显著改善生物镁合金的塑性变形能力；少量锂元素的加入能够降低生物镁合金的密度，能够避免了生物镁合金在植入体内后由于较强的局部腐蚀导致的承重急剧降低发生的二次危害。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体而言，涉及一种可降解生物镁合金及其制备方法。

背景技术

随着人口数量激增，由此也带来了对生物医用材料，如骨植入材料的巨大需求。生物镁合金作为一种新型可降解生物医用材料，已经成为了当今前沿研究热点。但是相对于生物钛合金相比，生物镁合金的力学性能较低，且腐蚀速度过快，在实际使用过程中，容易出现由于承载能力不足和降解速度过快导致的生物材料植入失败的问题，成为了制约生物镁合金材料临床应用的瓶颈。

发明内容

本发明解决的问题是如何提供一种力学性能较高，承载能力较强且腐蚀速度合适的可降解生物镁合金。

为解决上述问题中的至少一个方面，本发明提供一种可降解生物镁合金，其特征在于，包括以下重量份组分，锂0.4-0.6％、锌2.5-3.5％、钙0.4-0.6％和锆0.6-0.8％，余量为镁。

本发明采用具有优异晶粒细化效果的锆元素对Mg-Li-Zn-Ca合金进行改性处理，锆元素具有优异的在体生物相容性及可降解性，且无突变性和致癌性，添加微量的锆元素能够显著细化生物镁合金组织，经过均匀化处理后合金内部枝晶偏析减少，从而显著改善生物镁合金的塑性，提升生物镁合金的性能；此外，采用低锌元素的设计，一方面能够降低生物镁合金在体内的降解速率，另一方面能够显著改善生物镁合金的塑性变形能力，满足后期塑性变形的需求；少量锂元素的加入能够降低生物镁合金的密度，且由于锂元素的加入量较少，对耐腐蚀性能的影响较小，锂元素均匀固溶在生物镁合金基体中，能够确保生物镁合金在腐蚀过程中发生均匀腐蚀，不发生严重的局部腐蚀，避免了生物镁合金在植入体内后由于较强的局部腐蚀导致的承重急剧降低发生的二次危害。

本发明还提供一种可降解生物镁合金的制备方法，用于制备如上所述的可降解生物镁合金，包括以下步骤：

步骤S1、将镁、锂、锌和镁钙合金进行真空熔炼，得到基体合金铸锭；

步骤S2、将所述基体合金铸锭重熔后，加入镁锆合金，熔化后得到生物镁合金液，然后将所述生物镁合金液浇铸为生物镁合金锭；

步骤S3、将所述生物镁合金锭加工为生物镁合金板材；

步骤S4、对所述生物镁合金板材进行均匀化热处理，得到均匀化热处理生物镁合金板材；

步骤S5、对所述均匀化热处理生物镁合金板材进行轧制，得到可降解生物镁合金。

优选地，所述步骤S1中，所述镁、所述锂和所述锌的纯度大于或等于99.9％，所述镁钙合金中钙含量为20％。

优选地，所述步骤S1中，将所述镁、所述锂、所述锌和所述镁钙合金放入石墨坩埚中，置于真空感应熔炼炉内进行真空熔炼，熔炼功率设置为10-15kW，当所述镁、所述锂、所述锌和所述镁钙合金全部熔化后得到基体合金液，保温10min，然后将所述基体合金液浇铸至模具中，得到基体合金铸锭。