本發(fā)明涉及鎂合金制備，尤其涉及一種生物醫(yī)用高塑性超耐蝕鎂合金絲材及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著生物醫(yī)用鎂合金的深入研究，生物醫(yī)用鎂合金被越來越多地用于臨床研究中。目前，生物醫(yī)用鎂合金主要用于骨科植入物和血管支架的制備。雖然生物醫(yī)用鎂合金在臨床方面的研究取得了一定的進(jìn)展，主要應(yīng)用在骨科植入物中。然而，生物醫(yī)用鎂合金在在制造成醫(yī)療器械時(shí)還存在以下問題：一是鎂合金的塑性較差，這導(dǎo)致鎂合金絲材在編織或成形過程中容易斷裂，限制了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和產(chǎn)品的可靠性，尤其是對于需要精細(xì)加工的醫(yī)療植入物；二是高比表面積的鎂合金絲材在人體內(nèi)的腐蝕速率較快，尤其是在血液等體液環(huán)境中，這可能導(dǎo)致植入物在預(yù)期壽命之前就失效，增加了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和患者的不便。

2、盡管生物醫(yī)用鎂合金在骨科植入物和血管支架等領(lǐng)域顯示出了巨大的潛力，但它們在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，塑性等力學(xué)性能差和腐蝕速率過快是制約生物醫(yī)用鎂合金臨床應(yīng)用的兩大關(guān)鍵因素。

3、因此，如何同時(shí)提高鎂合金絲材的塑性和耐腐蝕性成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種生物醫(yī)用高塑性超耐蝕鎂合金絲材及其制備方法，用以解決如何同時(shí)提高鎂合金絲材的塑性和耐腐蝕性的問題。

2、一方面，本發(fā)明提供一種生物醫(yī)用高塑性超耐蝕鎂合金絲材，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?6-11?wt％、y?0.01-1.5?wt％、zn?0.01-2?wt％?，余量為mg以及不可避免的雜質(zhì)。

3、在其中一些實(shí)施例中，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?6-10wt％、y?0.01-1?wt％、zn?0.01-1?wt％，余量為mg以及不可避免的雜質(zhì)。

4、在其中一些實(shí)施例中，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?7-11wt％、y?0.02-1.5?wt％、zn?0.02-2?wt％，余量為mg以及不可避免的雜質(zhì)。

5、在其中一些實(shí)施例中，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?6wt％、y?0.01?wt％、zn?0.01?wt％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；

6、或者，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?6?wt％、y?1.5?wt％、zn2?wt％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；

7、或者，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?6?wt％、y?0.7?wt％、zn1.1?wt％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；

8、或者，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?8.7?wt％、y?0.01wt％、zn?0.01?wt％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；

9、或者，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?8.7?wt％、y?1.5?wt％、zn?2?wt％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；

10、或者，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?8.7?wt％、y?0.7?wt％、zn?1.1?wt％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；

11、或者，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?11?wt％、y?0.01?wt％、zn?0.01?wt％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；

12、或者，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?11?wt％、y?1.5?wt％、zn?2?wt％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；

13、或者，所述鎂合金絲材包括以下質(zhì)量百分含量的成分：al?11?wt％、y?0.7?wt％、zn?1.1?wt％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)。

14、另一方面，本發(fā)明還提供一種生物醫(yī)用高塑性超耐蝕鎂合金絲材的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

15、s1：根據(jù)鎂合金的成分含量，計(jì)算所需要的純鎂錠、純鋁錠、mg-y中間合金和純鋅粒的質(zhì)量，進(jìn)行備料及預(yù)熱處理；

16、s2：在保護(hù)氣體下，將純鎂錠、純鋁錠、純鋅粒和mg-y中間合金熔化，得到鎂合金熔體；

17、s3：在保護(hù)氣體下，對所述鎂合金熔體進(jìn)行精煉，精煉的過程中對鎂合金熔體進(jìn)行攪拌，然后進(jìn)行靜置保溫、扒渣處理，得到凈化后的鎂合金熔體；

18、s4：在保護(hù)氣體下，將所述凈化后的鎂合金熔體澆鑄到經(jīng)過預(yù)熱的金屬型模具中，得到鎂合金鑄錠；

19、s5：對所述鎂合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理，然后擠壓得到直徑1.2mm的鎂合金絲材；

20、s6：對所述鎂合金絲材進(jìn)行冷拉拔和中間退火處理，最終得到直徑0.3-1mm的鎂合金絲材。

21、在其中一些實(shí)施例中，所述步驟s2中，先將純鎂錠在690-740℃熔化，然后再加入純鋁錠和純鋅粒并保溫10-40?min，最后在700-740℃條件下加入mg-y中間合金，攪拌并保溫10-40?min，得到所述鎂合金熔體。

22、在其中一些實(shí)施例中，所述步驟s3中，所述精煉的溫度為690-750℃，所述攪拌的時(shí)間為2-10?min，所述靜置保溫的溫度為690-750℃，所述靜置保溫的時(shí)間為5-50?min。

23、在其中一些實(shí)施例中，所述步驟s5中，所述均勻化處理的溫度為350-420℃?，所述均勻化處理的時(shí)間為5-18小時(shí)；

24、所述擠壓的溫度350-450℃，所述擠壓的速度1-16m/min，擠壓比為500:1-1100:1。

25、在其中一些實(shí)施例中，所述步驟s6中，所述冷拉拔的單道次變形量為5%-130%，所述退火的溫度為350-450℃，所述退火時(shí)間為5-50min。

26、在其中一些實(shí)施例中，制備方法包括以下條件中的一個(gè)或兩個(gè)；

27、(1)所述步驟s4中的澆鑄溫度為690-750℃；

28、(2)所述保護(hù)氣體為sf6和co2的混合氣體。

29、本發(fā)明具有如下有益效果：

30、1.本發(fā)明提供的生物醫(yī)用高塑性超耐蝕鎂合金絲材，存在大量彌散分布的第二相mg17al12，腐蝕過程中，第二相mg17al12能夠充當(dāng)腐蝕屏障，阻礙鎂合金基體腐蝕，同時(shí)，al的存在使得腐蝕產(chǎn)物中存在致密的al(oh)3，形成保護(hù)膜，進(jìn)一步阻礙鎂合金基體腐蝕。zn在鎂合金中能夠形成mg-zn相或其他富鋅相，zn能夠細(xì)化鎂合金的晶粒，減少晶界腐蝕的可能性，還能夠促進(jìn)更均勻的第二相分布，減少局部電偶腐蝕的發(fā)生。在腐蝕過程中，zn參與形成zno或zn(oh)2等化合物，這些化合物比鎂的腐蝕產(chǎn)物mg(oh)2更穩(wěn)定且致密，能夠有效阻擋腐蝕介質(zhì)的進(jìn)一步侵蝕。zn還能夠在生理環(huán)境下生成低溶度積的磷酸鋅(ksp=9×10-33)，具有很好的腐蝕保護(hù)作用，一方面，磷酸鋅在?mg17al12表面形成一層保護(hù)膜，這層膜可以阻止腐蝕性物質(zhì)與?mg17al12基體直接接觸，從而減緩腐蝕速率；另一方面，磷酸鋅膜具有一定的離子交換能力，能夠與鈉離子、氫離子、氫氧根離子等發(fā)生交換反應(yīng)，起到保護(hù)鎂合金基體的作用。故zn的加入可以改善腐蝕產(chǎn)物膜的結(jié)構(gòu)，使其更加致密和均勻，從而增強(qiáng)對基體的保護(hù)作用；

31、2.在mg-al-zn系合金中，zn與al共同作用，一方面，細(xì)化晶粒并形成更穩(wěn)定的腐蝕產(chǎn)物膜；另一方面，細(xì)化晶粒并優(yōu)化第二相分布，從而提高塑性。此外，y元素可以作為腐蝕形核位點(diǎn)促進(jìn)腐蝕產(chǎn)物形核，形成保護(hù)膜；

32、3.本發(fā)明提供的生物醫(yī)用高塑性超耐蝕鎂合金絲材的腐蝕失效行為均勻腐蝕行為，在37℃的?hanks溶液中浸泡7天后的失重腐蝕速率最快只有0.2mg/cm2/day，約為高純鎂的一半。此外，zn元素的加入提高了鎂合金的塑性，絲材的延伸率最大可以達(dá)到12%。