一種Mg-Li系鎂合金及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種Mg-Li系鎂合金及其制備方法。所述鎂合金包括Mg和Li；以重量百分比計，所述鎂合金中，Li的含量為0~10%，但不為零，余量為Mg。所述的鎂合金的制備方法，包括如下步驟：將下述1）~6）中任一種物料添加到熔融的Mg中得到熔體；然后將熔體進行熔煉得到熔料；所述熔料經擠壓即得所述鎂合金；1）Li；2）Li和Al；3）Li、Al和混合稀土元素；4）Li和微量元素；5）Li、Al和微量元素；和5）Li、Al、混合稀土元素和微量元素。本發明專利技術所提供的可降解血管支架用Mg-Li-（Al、RE）系合金，選用生物相容性良好的鋰作為合金化元素，改善了傳統鎂合金普遍具有的塑性較低的缺點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于醫用鎂合金材料及其制備方法領域。
技術介紹
骨修復和血管支架材料具有龐大的市場需求，據統計,全球每年有180萬-200萬關節移植的病例，每年有超過100萬例血管支架被移植到病人體內用于醫治動脈硬化。臨床上廣泛應用的血管支架材料主要包括316L不銹鋼、Co-Cr合金、純鈦、Ni-Ti 合金、Pt-Ir合金以及金屬Ta等金屬材料。由于這些材料均為惰性材料，在體內不可自行降解，因此需二次手術取出，增加了治療費用及患者風險。此外，由這些惰性金屬材料制備的血管支架長期留存體內會帶來不可預期的負面影響，例如，引發炎癥和血管內膜增生，進而導致血管再狹窄等。目前醫用的生物可降解材料主要包括可降解高分子材料和可降解陶瓷材料，可降解高分子材料雖能夠完全被人體吸收，但強度低，很難提供結構支撐的功能，且其體內降解產物易引發炎癥反應等問題；可降解陶瓷的缺點是韌性差，無法協調變形。鎂是一種特殊的輕金屬，其密度為I. 74g/cm3，與人骨密度(I. 8-2. lg/cm3)接近。 與其他金屬植入物材料相比，其彈性模量和壓縮屈服強度更接近于正常骨組織，可有效避免“應力遮擋”效應，亦可克服目前可降解高分子材料力學性能差及可降解陶瓷韌性差的問題。鎂是人體內第二重要的陽離子，含量僅次于鉀。鎂在人體中正常含量為25克，且半數存在于骨骼中。此外，鎂在人體正常新陳代謝過程中不可或缺。鎂離子在細胞外液的濃度波動于O. 7-1. 05mmol/L之間，由腎臟和小腸保持其濃度穩定。鎂在工程應用中的主要缺點是低耐腐蝕性，但這個缺點卻成了其作為生物材料應用的優勢鎂在體內可以降解成可溶的無毒氧化物并無害的從腸組織中排泄出體外。因此，作為新型的生物醫用可降解材料，鎂及鎂合金具備良好的力學性能、可腐蝕降解性能及生物相容性，具有良好的應用前景。國內外目前研究的醫用鎂合金體系主要有Mg-Zn系列、Mg-Ca系列、Mg-Mn系列、 Mg-RE系列和Mg-Si系列等。若把所述系列合金發展成為血管支架材料應用于醫療領域，將面臨的一個主要問題是其塑性普遍偏低，如經過T6回火處理的鑄態WE43其延伸率僅有2%。 在鎂合金中添加Li元素不僅能獲得低密度、高比強度和高比剛度的超輕合金體系，而且由于Li的加入,使Mg的晶體結構由hep結構向bcc結構轉變,使其塑性明顯提高,硬化速率下降，冷熱加工性能提高，并隨著Li添加量的增加，改善程度提高。從生物學角度來看，研究人員曾就Li元素對幾種原代細胞系的細胞毒性進行了研究，結果表明Li元素對細胞的增殖無抑制作用。然而，由于Li元素的添加不可避免地降低了合金的強度和耐腐蝕性能，而少量Al 元素的加入，在基體的晶界和晶內形成含Al金屬間化合物相，由于這些相的尺寸細小且分布較均勻，因此使合金的室溫強度升高。稀土元素化學活性強，具有除氫、除氧、除硫等作用并且可改善合金流動性和加工性能，在室溫和高溫下具有固溶強化和沉淀強化的雙重作用，可提高合金的室溫和高溫強度。并且稀土加入鎂合金可細化合金組織，在合金表面形成含稀土氧化物的致密氧化膜，降低合金的氧化傾向，提高合金的耐腐蝕性能。臨床中，含稀土類藥物可用于治療腫瘤，并且由于加入稀土金屬量少，不會對人體產生不利影響。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供，本專利技術提供的Mg-Li系鎂合金具有高塑性、高韌性、良好的生物相容性以及耐腐蝕性能。本專利技術所提供的一種Mg-Li系鎂合金,包括Mg和Li ；以重量百分比計，所述鎂合金中，Li的含量為(Γιο%，但不為零。本專利技術提供的鎂合金可為致密結構。上述的Mg-Li系鎂合金，所述鎂合金還包括Al，所述Al的質量百分含量可為 (Γ5%，但不為零。上述的Mg-Li系鎂合金，所述 鎂合金還可包括混合稀土元素，所述混合稀土元素的質量百分組成為50%的Ce、28%的La、6%的Pr和16%的Nd，所述混合稀土元素的質量百分含量為(Γ5%，但不為零。上述的Mg-Li系鎂合金，所述鎂合金還可包括微量元素，所述微量元素可為錳、 錯、錫和乾中至少一種；所述鎂合金中，所述微量元素的質量百分含量可為(Γ2%，但不為零。上述的Mg-Li系鎂合金,所述鎂合金中，猛的質量百分含量不大于I. 5%,錯的質量百分含量不大于1%，錫的質量百分含量不大于2%，以及釔的質量百分含量不大于1%。上述的Mg-Li系鎂合金具體質量組成可為由Li和鎂組成，Li的質量百分含量為 3. 39Γ8. 5%，余量為鎂，具體可為3. 3%的Li和余量的鎂或8. 5%的Li和余量的鎂；由Li、Al 和鎂組成，Li的質量百分含量為3. 39Γ8. 5%, Al的質量百分含量為1%和余量的鎂，具體可為3.3%的Li、1%的Al和余量的Mg或8. 5%的Li、1%的Al和余量的Mg ;由Li、Al、混合稀土元素和鎂組成，Li的質量百分含量為3. 59Γ8. 5%，Al的質量百分含量為2% 4%，混合稀土元素的質量百分含量為29Γ3. 5%和余量的鎂，具體可為3. 5%的Li、2%的Al、2%的混合稀土元素和余量的Mg、3. 5%的Li、4%的Al、2%的混合稀土元素和余量的Mg、8. 5%的Li、2%的Al、 2%的混合稀土元素和余量的Mg或8. 5%的Li、2%的Al、3. 5%的混合稀土元素和余量的Mg。本專利技術還提供了上述的鎂合金的制備方法，包括如下步驟在氬氣保護下，將下述 I)飛)中任一種物料添加到熔融的Mg中得到熔體；然后將熔體進行熔煉得到熔料；所述熔料經擠壓即得所述鎂合金；I) Li ；2) Li 和 Al;3) Li、Al和混合稀土元素；4) Li和微量元素；5) Li、Al和微量兀素；和6) Li、Al、混合稀土元素和微量元素。上述的制備方法中，所述熔煉的溫度為65(T800°C，時間為30mirTl2h，如在720°C的條件下熔煉30min。上述的制備方法中，在所述擠壓步驟之前，所述方法還包括將所述熔料澆注至預熱到200°C 300°C的模具中的步驟；所述混合稀土可以Mg-RE中間合金的形式進行添加。所述擠壓的溫度可為20(T400 °C，擠壓速度可為O. f 30m/min，擠壓比可為 10 100，如在280°C下進行擠壓，擠壓速率為O. 5m/min，擠壓比為25 :1。上述的制備方法中，所述方法還包括向所述鎂合金的表面涂覆聚合物藥物涂層或蛋白藥物涂層的步驟；所述聚合物藥物涂層或蛋白藥物涂層中的藥物可為紫杉醇、雷帕霉素、肝素、平滑肌細胞抑制劑、他克莫司、硝普納等中的一種或多種的任意組合；所述聚合物藥物涂層中的聚合物可為殼聚糖、聚氨酯、聚乙二醇、聚酸酐和聚乳酸及其共聚物中至少一種；所述蛋白藥物涂層中的蛋白可為磷酸膽堿、膠原蛋白和明膠中至少一種。上述的制備方法中，所述聚合物藥物涂層或蛋白藥物涂層的厚度可為 10nm 50 μ m,如10 30 μ m,可為單層或多層；可通過浸涂、噴涂、電鍍或物理氣相沉積法等方法涂覆所述聚合物藥物涂層或蛋白藥物涂層。本專利技術具有以下有益效果本專利技術所提供的可降解血管支架用Mg-Li- (A1、RE)系合金，選用生物相容性良好的鋰作為合金化元素，改善了傳統鎂合金普遍具有的塑性較低的缺點。此外，選用了鋁和稀土元素進行合金化，通過成分設計及制備工藝的組合，彌補了因鋰本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種Mg?Li系鎂合金，其特征在于：所述鎂合金包括Mg和Li；以重量百分比計，所述鎂合金中，Li的含量為0~10%，但不為零。

【技術特征摘要】
1.一種Mg-Li系鎂合金，其特征在于所述鎂合金包括Mg和Li ； 以重量百分比計，所述鎂合金中，Li的含量為(TlO%，但不為零。2.根據權利要求I所述的鎂合金，其特征在于所述鎂合金還包括Al，所述Al的質量百分含量為(Γ5%，但不為零。3.根據權利要求2所述的鎂合金，其特征在于所述鎂合金還包括混合稀土元素，所述混合稀土元素的質量百分含量為0飛％，但不為零。4.根據權利要求1-3中任一項所述的鎂合金，其特征在于所述鎂合金還包括微量元素，所述微量元素為錳、鋯、錫和釔中至少一種； 所述鎂合金中，所述微量元素的質量百分含量為(Γ2%，但不為零。5.根據權利要求4所述的鎂合金，其特征在于所述鎂合金中，錳的質量百分含量不大于I. 5%，鋯的質量百分含量不大于1%，錫的質量百分含量不大于2%，以及釔的質量百分含量不大于1%。6.權利要求1-5中任一項所述的鎂合金的制備方法，包括如下步驟將下述I)飛)中任一種物料添加到熔融的Mg中得到熔體；然后將熔體進行熔煉得到熔料；所述熔料經擠壓即得所述鎂合金； DLi ；2)Li 和 Al ； 3)Li、Al和混合稀土元素； 4)Li和微量元素 5)Li、Al和微量兀素；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭玉峰，周維瑞，成艷，
申請(專利權)人：北京大學，
類型：發明
國別省市：