專利名稱：可再吸收的鎂合金的制作方法
技術領域：
本文所述的發明主題涉及鎂合金，由該合金制成的植入物，制備方法及該合金的 使用方法。
背景技術：
在現代醫學技術中，植入物廣泛地用于很多應用場合，例如整形外科目的，用作脈 管的支撐體，以及用于連接或固定組織或骨骼。通常，植入物僅具有暫時的功能，直到康復 過程完成。為了避免這些植入物永久保留在軀體內所引起的復雜性，它們必須可操作地移 除，或由逐漸被軀體降解的生物可腐蝕的材料制成。越來越多的基于聚合物或合金的這種 生物可腐蝕的材料是已知的。特別引人關注的是由生物可降解的金屬例如鎂、鐵和鎢制成 的合金。歐洲專利1 270 023描述了一種鎂合金，據報道，其適用于制造血管內或整形外 科植入物。該合金含有大于50%的鎂和至多5%的稀土金屬。還可以在所公開的合金中含 有其它元素如鋁、鋰和鐵。申請W02008/035948記載了一種生物可降解的鎂基合金，其包含至多40原子％的 鈣，以及至多40原子％的一種或多種痕量元素。所公開的痕量元素包括&、Mo、Nb、Ta、Ti、 Sr、Cr、Mn、Zn、Si、P、Ni和狗。據報道，通過添加痕量元素，鎂合金的降解速率得到改變。還已知，生物可降解的鎂合金含有釔。W002/100452記載了一種合金，其任選地包 含0. 01-7重量％的釔和0. 01-8重量％的稀土金屬。該合金還含有鋰和/或鋁。已經將鐿用作植入物中的不透射線的標記元素。US2008/0033530記載了一種標 記合金，其包含40-90原子％的鐿，以及10-60原子％的鎂和0-10%原子的一種或多種選 自Ag、Zn、Au、feu Pd、Pt、Al、Sn、Ca、Nd、Ba、Si JPGe的元素。因此，該合金在低材料厚度 下具有足夠的X射線密度。據報道，鐿的降解與主體(main body)的降解幾乎相等。專利申請JP2004099940記載了一種輕重量的鎂基合金，據報道，該合金兼具高強 度和高延展性。該合金的組成含有0. 5-5原子％的選自Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm, Sm、Eu、Gd、 Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和可溶(miscl)金屬的稀土元素。該合金還包含0. 2_4原子％的 鋅。概述本文所述的發明主題包括生物可腐蝕和可時效硬化的合金，其基本包含鎂、鐿、鋅 和鈣。發明主題還包括并入可時效硬化鎂合金的植入物，該合金包含鐿、鋅和鈣。發明詳述3
根據一個示例性實施方案，鎂合金包括鐿、鈣和鋅。三種元素以如下量存在鐿0.5-8.0 重量 ％鋅0.2-6.0 重量％鈣0·1-2. 0 重量％。直至100重量％的余量包括鎂以及不可避免的雜質。例如，這樣的雜質可來自于 合金的制造過程或來自已經存在于原料中的雜質。令人驚訝地發現，如果存在鋅和鈣，則含鐿的鎂合金顯示了顯著提高的時效硬化 性。此外，這樣的合金的實施方案還顯示了在含氯化物的水性環境中的有利的腐蝕性能。在一些實施方案中，通過例如常規所知的微合金化過程的實施方案制造該合金。 該微合金化過程與本文所述實施方案的所選元素的結合(其具有高的晶粒生長限制因子) 使得制造具有很好的冷成形性能和低的機械各向異性的合金成為可能。在凝固過程以及后 續熱成形過程中，本文所述的組成引起了細晶粒組織。這主要是因為這些元素的細析出物 的形成，所述元素在凝固過程中限制了不期望的晶粒的生長。根據另一示例性實施方案，本文所述的含鐿的鎂合金可含有其它元素，所述其它 元素包括錳、鋯、鋁和來自稀土族的元素。對于該族，在一些實施方案中使用鈧和釔。在該 合金中，這些添加元素的每一種的量為至多4. 0重量％，對于一些實施方案為至多3. 0重 量％，對于一些實施方案為至多2.0重量％，而對于一些實施方案為至多1.0重量％。本領 域技術人員理解，可以添加這些元素的任何組合，所述元素的每種占該合金總重量的至多 4. 0重量％，對于一些實施方案至多3. 0重量％，對于一些實施方案至多2. 0重量％，對于一 些實施方案至多1.0重量％。本文使用的概括性術語“稀土”包括鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、 釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥。應理解，合金中的添加元素不限于上述所列的這些，而 是還可以添加其它元素，特別是金屬和過渡金屬族的元素。可使用本領域中已知的技術制造含有本文所述合金的植入物。該植入物可以是任 何形式，特別是板材形式，具體為骨板、螺釘、釘子、骨釘、支架(stent)、棒材。由特定合金制 成的植入物適用于在動物或人體內植入。出于說明和描述的目的提供了實施方案的上述說明。這并非窮舉性的，也非將本 發明限于所公開的準確形式。顯然，很多改進和變化對于本領域技術人員是清楚的。意欲 由以下權利要求及其等價物限定本發明的范圍。實施例將含有4重量％%、0.8重量％ Si和0.25重量％ Ca的新的鎂合金熔化，并在感 應爐中在Ar氣氛中進行鑄造。在350°C的溫度下擠壓坯錠到8. 6mm的最終直徑，這對應于 12. 5的擠壓比率。該擠壓的合金的顯微組織顯示了具有約5μπι的晶粒尺寸的很細晶粒的 組織。該材料的特征是150MPa的平均屈服強度、250MPa的拉伸強度、20%的均勻延伸率以 及觀％的斷裂延伸率。硬度測量顯示了時效硬化響應，其中數值由固溶熱處理狀態的約 50HV5提高到時效硬化狀態的約70HV5。
權利要求
1.一種鎂合金，按重量百分比計包含 0. 5-8. 0重量％鐿0. 1-2. 0重量％鈣 0. 2-6. 0重量％鋅 其中直至100%的余量是鎂。
2.權利要求1的合金，其特征在于其還包含至多4.0重量％的鈧作為合金元素。
3.權利要求1-2的合金，其特征在于其還包含至多2.0重量％的釔作為合金元素。
4.權利要求1-3的合金，其特征在于其還包含0.05-1. 0重量％的錳作為合金元素。
5.權利要求1-4的合金，其特征在于其還包含至多1.0重量％的鋯作為合金元素。
6.權利要求1-5的合金，其特征在于其還包含至多2.0重量％的鋁作為合金元素。
7.—種植入物，其包含根據權利要求1-6中任一項的鎂合金。
8.權利要求1-6中任一項的合金，其中該合金的晶粒組織具有約5μ m的晶粒。
9.權利要求1-6中任一項的合金，其中該合金具有的時效硬化硬度值以維氏硬度HV5 標度計為約70。
全文摘要
公開了一種鎂合金，其包含作為主要組分的鎂，以及0.5-8.0重量％鐿；0.1-2.0重量％鈣；及0.2-6.0重量％鋅，按重量百分比計。可以將該鎂合金用作植入物。該植入物的例子包括任何形式，特別是板材形式，具體為骨板、螺釘、釘子、骨釘、支架、棒材。由特定合金制成的植入物適用于在動物或人體內植入。
文檔編號C22C23/04GK102057068SQ200980120667
公開日2011年5月11日 申請日期2009年5月21日 優先權日2008年6月6日
發明者A·蒙塔利, J·羅夫勒, P·烏格威特澤, P·關德, S·貝克爾, T·茵文克里德 申請人:斯恩蒂斯有限公司