一種醫用鎂合金材料及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于醫用合金材料領域，涉及一種醫用鎂合金材料及其制備方法，所述的醫用鎂合金材料中鉑為0.6wt%-1.8wt%、鈷為4wt%-9wt%、錳為2.5wt%-6.5wt%、鐵為15wt%-22wt%、鈀為0.4wt%-0.9wt%、鈦為12wt%-20wt%，余量為鎂。制備方法包括以下步驟：（1）按重量取鉑、鈷、錳、鐵、余量為鎂；（2）升溫至真空熔煉爐內溫度為1090-1120℃，高溫真空熔煉；（3）投入鈀和鈦，再繼續真空熔煉；（4）退火處理，將真空熔煉爐內溫度降低至640-670℃時，保持溫度恒定90min；（5）緩慢降低至室溫，為醫用鎂合金材料。
【專利說明】一種醫用鎂合金材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于醫用合金材料領域，涉及一種鎂合金材料及其制備方法，特別是涉及 一種醫用鎂合金材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 醫用合金材料的用途非常廣泛。醫用合金材料制成的醫療器件植入人體后，可替 代人體組織或器官的全部或部分功能；或用于治療、修復人體組織或器官，使其恢復全部或 部分功能。常用的醫用合金材料按用途分為齒科材料、骨科材料、軟組織修復材料和輔助治 療用材料。按材料性質又分為：醫用不銹鋼；有奧氏體、馬氏體、鐵素體和沉淀硬化型不銹 鋼，奧氏體不銹鋼無磁性、抗腐蝕性能好，廣泛用于制作人工關節、骨折內固定器械、各種齒 冠、冠橋、固定支架、植入電極、人工心臟瓣膜等。醫用鈷基合金；主要有鈷鉻鑰合金、鈷鉻鎢 鎳合金、鈷鎳合金等。其力學性能、耐腐蝕性能及生物相容性均好，多用于制造體內承載的 長期植入件，還用于制造人工關節、心血管支架、人工心臟瓣膜及用作齒科材料。醫用貴金 屬；有金、銀、鉬及其合金。貴金屬具有獨特穩定的物理和化學性能，多用于制造心臟起搏 器、植入電極，并用于牙齒修復等。醫用鈦及其合金；生物相容性好、耐腐蝕性好、合金密度 小、彈性模量值較低，具有一定的力學相容性。主要用于整形外科，也用于制造人工心臟瓣 膜和瓣籠等。此外，醫用金屬材料還有鉭、鈮、鋯材料及形狀記憶合金。醫用鎂合金材料具 有密度合適、強度高、生物相容性好等特點。
[0003]
【發明內容】
[0004] 要解決的技術問題：鎂合金材料作為一種新型的醫用合金材料，具備著一些顯著 的優點，如硬度和強度較高，并且生物相容性較好，但是常規的鎂合金材料的耐腐蝕性能較 差，本發明的目的是提供一種新的具有較高的強度和硬度、耐腐蝕性良好、生物相容性良好 的醫用鎂合金材料及其制備方法。
[0005] 技術方案：為了解決上述問題，本發明公開了一種醫用鎂合金材料，所述的醫用鎂 合金金材料包括下述重量的材料： 鉬 0?6wt%_l. 8wt%、 鈷 4wt%_9wt%、 猛 2. 5wt%_6. 5wt%、 鐵 15wt%_22wt%、 鈕I 0. 4wt%-〇. 9wt%> 鈦 12wt%-20wt%、 余量為鎂。
[0006] 所述的一種醫用鎂合金材料，包括下述重量的材料： 鉬 I. 0wt%_l. 4wt%、 鈷 5wt%_7wt%、 猛 3. 5wt%_5. 5wt%、 鐵 17wt%-20wt%、 IE 0. 6wt%-0. 8wt°/〇, 鈦 14wt%_18wt%、 余量為鎂。
[0007] -種醫用鎂合金材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 按重量取金屬材料，具體百分比為鉬為〇. 6wt%_l. 8wt%、鈷為4wt%_9wt%、錳為 2. 5wt%-6. 5wt%、鐵為 15wt%-22wt%、余量為鎂； (2) 將上述的各金屬材料投入真空熔煉爐中，升溫速率為40-60°C /min，升溫至真 空熔煉爐內溫度為1090_1120°C，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓強為 80-1000Pa，真空熔煉的時間為2-3h ; (3) 再向真空熔煉爐內投入鈀和鈦，重量百分比鈀為0. 4wt%-0. 9wt%、鈦為 12wt%-20wt%，保持溫度和壓強恒定，再繼續真空熔煉lh-3h ; (4) 將真空熔煉爐進行退火處理，降溫速率為45-65°C /min，將真空熔煉爐內溫度降低 至640-670°C時，保持溫度恒定，時間為90min ; (5) 降溫速率為30-45°C /min，緩慢降低至室溫，為醫用鎂合金材料。
[0008] 所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，制備方法中鉬為I. 〇wt%-l. 4wt%、 鈷為 5wt%-7wt%、錳為 3. 5wt%-5. 5wt%、鐵為 17wt%-20wt%、鈀為 0? 6 wt%-〇. 8wt%、鈦為 14wt%-18wt%、余量為鎂。
[0009] 所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，制備方法步驟（2)中升溫速率為50°C / min，升溫至真空熔煉爐內溫度為1KKTC，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓 強為300Pa，真空熔煉的時間為3h。
[0010] 所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，制備方法步驟（3)中保持溫度和壓強恒 定,再繼續真空熔煉2h。
[0011] 所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，制備方法步驟（4)中降溫速率為55°C / min，將真空熔煉爐內溫度降低至655°C時，保持溫度恒定，時間為90min。
[0012] 所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，制備方法步驟（5)中降溫速率為40°C / min〇
[0013] 有益效果：本發明的醫用鎂合金材料中包括鉬、鈷、錳、鐵、鈀、鈦和鎂。制備工藝包 括真空熔煉、保溫、退火等步驟。制備的鎂合金材料具備了非常好的硬度和抗拉強度、斷裂 延伸率，另外還具有良好的耐腐蝕強度和生物相容性。可以作為醫用合金材料用于牙齒種 植材料、接骨板材料等的應用中。
[0014]
【具體實施方式】
[0015] 實施例1 (1)按重量取金屬材料，具體百分比為鉬為1.8wt%、鈷為9wt%、錳為2. 5wt%、鐵為 15wt%、余量為鎂； (2) 將上述的各金屬材料投入真空熔煉爐中，升溫速率為60°C /min，升溫至真空熔煉 爐內溫度為1120°C，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓強為lOOOPa，真空熔 煉的時間為3h ; (3) 再向真空熔煉爐內投入鈀和鈦，重量百分比鈀為0. 9wt%、鈦為12wt%，保持溫度和 壓強恒定，再繼續真空熔煉3h ; (4) 將真空熔煉爐進行退火處理，降溫速率為65°C /min，將真空熔煉爐內溫度降低至 670°C時，保持溫度恒定，時間為90min ; (5) 降溫速率為30°C /min，緩慢降低至室溫，為醫用鎂合金材料。
[0016] 實施例2 (1) 按重量取金屬材料，具體百分比為鉬為〇. 6wt%、鈷為4wt%、錳為6. 5wt%、鐵為 22wt%、余量為鎂； (2) 將上述的各金屬材料投入真空熔煉爐中，升溫速率為40°C /min，升溫至真空熔煉 爐內溫度為1090°C，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓強為80Pa，真空熔煉 的時間為2h ; (3) 再向真空熔煉爐內投入鈀和鈦，重量百分比鈀為0. 4wt%、鈦為20wt%，保持溫度和 壓強恒定，再繼續真空熔煉Ih ; (4) 將真空熔煉爐進行退火處理，降溫速率為45°C /min，將真空熔煉爐內溫度降低至 640°C時，保持溫度恒定，時間為90min ; (5) 降溫速率為45°C /min，緩慢降低至室溫，為醫用鎂合金材料。
[0017] 實施例3 (1) 按重量取金屬材料，具體百分比為鉬為l.Owt%、鈷為7wt%、錳為3. 5wt%、鐵為 17wt%、余量為鎂； (2) 將上述的各金屬材料投入真空熔煉爐中，升溫速率為60°C /min，升溫至真空熔煉 爐內溫度為1120°C，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓強為lOOOPa，真空熔 煉的時間為3h ; (3) 再向真空熔煉爐內投入鈀和鈦，重量百分比鈀為0. 6wt%、鈦為18wt%，保持溫度和 壓強恒定，再繼續真空熔煉3h ; (4) 將真空熔煉爐進行退火處理，降溫速率為65°C /min，將真空熔煉爐內溫度降低至 670°C時，保持溫度恒定，時間為90min ; (5) 降溫速率為30°C /min，緩慢降低至室溫，為醫用鎂合金材料。
[0018] 實施例4 (1) 按重量取金屬材料，具體百分比為鉬為1.4wt%、鈷為5wt%、錳為5. 5wt%、鐵為 20wt%、余量為鎂； (2) 將上述的各金屬材料投入真空熔煉爐中，升溫速率為40°C /min，升溫至真空熔煉 爐內溫度為1090°C，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓強為80Pa，真空熔煉 的時間為2h ; (3) 再向真空熔煉爐內投入鈀和鈦，重量百分比鈀為0. 8wt%、鈦為14wt%，保持溫度和 壓強恒定，再繼續真空熔煉Ih ; (4) 將真空熔煉爐進行退火處理，降溫速率為45°C /min，將真空熔煉爐內溫度降低至 640°C時，保持溫度恒定，時間為90min ; (5)降溫速率為45°C /min，緩慢降低至室溫，為醫用鎂合金材料。
[0019] 實施例5 (1) 按重量取金屬材料，具體百分比為鉬為I. 2wt%、鈷為6wt%、錳為4. 5wt%、鐵為 19wt%、余量為鎂； (2) 將上述的各金屬材料投入真空熔煉爐中，升溫速率為50°C /min，升溫至真空熔煉 爐內溫度為ll〇〇°C，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓強為300Pa，真空熔煉 的時間為3h ; (3) 再向真空熔煉爐內投入鈀和鈦，重量百分比鈀為0. 7wt%、鈦為16wt%，保持溫度和 壓強恒定，再繼續真空熔煉2h ; (4) 將真空熔煉爐進行退火處理，降溫速率為55°C /min，將真空熔煉爐內溫度降低至 655°C時，保持溫度恒定，時間為90min ; (5) 降溫速率為40°C /min，緩慢降低至室溫，為醫用鎂合金材料。
[0020] 對比例1 (1) 按重量取金屬材料，具體百分比為鉬為1.8wt%、鈷為9wt%、錳為2. 5wt%、鐵為 15wt%、余量為鎂； (2) 將上述的各金屬材料投入真空熔煉爐中，升溫速率為60°C /min，升溫至真空熔煉 爐內溫度為1120°C，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓強為lOOOPa，真空熔 煉的時間為3h ; (3) 將真空熔煉爐進行退火處理，降溫速率為65°C /min，將真空熔煉爐內溫度降低至 670°C時，保持溫度恒定，時間為90min ; (4) 降溫速率為30°C /min，緩慢降低至室溫，為醫用鎂合金材料。
[0021] 對比例2 按下述重量比稱取原材料：鋅I. 8wt%、錳I. Owt%、釹粉I. 5wt%、鈣粒0. 5wt%，余量為 Mg。將原材料放入石墨坩堝中以高純氬氣為保護氣體在真空感應電爐中熔煉合金，待熔煉 溫度達到770°C時啟動電磁攪拌裝置，攪拌10_20min且其間傾轉坩堝數次，以保證合金元 素在熔體中的充分均勻分布，然后在合金熔體中加入質量百分含量為總原材料0.5-0. 8% 的C2Cl6精煉劑精煉處理3-5min，之后攪拌熔體、待其冷卻到700-720 °C時澆入預熱溫度 為260-280°C的模具中形成合金鑄錠。
[0022] 實施例1至5和對比例1和2的鎂合金材料的抗拉強度、斷裂延伸率、維氏硬度如 下：
【權利要求】
1. 一種醫用鎂合金材料，其特征在于，所述的醫用鎂合金金材料包括下述重量的材 料： 鉬 0?6wt%_l. 8wt%、 鈷 4wt%_9wt%、 猛 2. 5wt%_6. 5wt%、 鐵 15wt%-22wt%、 鈕1 0. 4wt%-〇. 9wt%> 鈦 12wt%-20wt%、 余量為鎂。
2. 根據權利要求1所述的一種醫用鎂合金材料，其特征在于，所述的醫用鎂合金金材 料包括下述重量的材料： 鉬 1. 0wt%_l. 4wt%、 鈷 5wt%_7wt%、 猛 3. 5wt%_5. 5wt%、 鐵 17wt%-20wt%、 IE 0. 6wt%-0. 8wt°/〇, 鈦 14wt%_18wt%、 余量為鎂。
3. -種醫用鎂合金材料的制備方法，其特征在于所述的醫用鎂合金材料的制備方法 包括以下步驟： (1) 按重量取金屬材料，具體百分比為鉬為〇. 6wt%-l. 8wt%、鈷為4wt%-9wt%、錳為 2. 5wt%-6. 5wt%、鐵為 15wt%-22wt%、余量為鎂； (2) 將上述的各金屬材料投入真空熔煉爐中，升溫速率為40-60°C /min，升溫至真 空熔煉爐內溫度為1090_1120°C，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓強為 80-1000Pa，真空熔煉的時間為2-3h ; (3) 再向真空熔煉爐內投入鈀和鈦，重量百分比鈀為0. 4wt%-0. 9wt%、鈦為 12wt%-20wt%，保持溫度和壓強恒定，再繼續真空熔煉lh-3h ; (4) 將真空熔煉爐進行退火處理，降溫速率為45-65°C /min，將真空熔煉爐內溫度降低 至640-670°C時，保持溫度恒定，時間為90min ; (5) 降溫速率為30-45°C /min，緩慢降低至室溫，為醫用鎂合金材料。
4. 根據權利要求3所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，其特征在于所述的醫用 鎂合金材料的制備方法中鉬為1. 〇wt%-l. 4wt%、鈷為5wt%-7wt%、錳為3. 5wt%-5. 5wt%、鐵為 17wt%-20wt%、鈀為 0? 6 wt%-〇. 8wt%、鈦為 14wt%-18wt%、余量為鎂。
5. 根據權利要求3所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，其特征在于所述的醫 用鎂合金材料的制備方法步驟（2)中升溫速率為50°C /min，升溫至真空熔煉爐內溫度為 1KKTC，在此溫度下進行高溫真空熔煉，真空熔煉爐內壓強為300Pa，真空熔煉的時間為 3h〇
6. 根據權利要求3所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，其特征在于所述的醫用 鎂合金材料的制備方法步驟（3)中保持溫度和壓強恒定，再繼續真空熔煉2h。
7. 根據權利要求3所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，其特征在于所述的醫 用鎂合金材料的制備方法步驟（4)中降溫速率為55°C /min，將真空熔煉爐內溫度降低至 655°C時，保持溫度恒定，時間為90min。
8. 根據權利要求3所述的一種醫用鎂合金材料的制備方法，其特征在于所述的醫用 鎂合金材料的制備方法步驟（5)中降溫速率為40°C /min。
【文檔編號】C22C30/00GK104451302SQ201410642383
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】金仲恩, 全春蘭, 張帆 申請人:蘇州蔻美新材料有限公司