本发明专利技术的目的是提供一种生物医用植入磁兼容铜合金材料，该合金化学成分及其组成重量百分比为：锌Zn：1～60，银Ag：0.01～10，金Au：0.01～45，硅Si：0.5～5，磷P：0.01～2，硒Se≤2，铋Bi≤0.5，碳C≤0.01，铜Cu：余量，且铜含量不低于40％。所述铜合金具有抗磁性，在核磁共振MRI成像过程中不发热，不产生影响成像的金属伪影，而且该铜合金具有优良的力学性能和生物相容性。同时本发明专利技术铜合金不仅适于外科植入物、医疗器械，而且可以广泛应用于首饰及其它与人体经常接触的产品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金领域，特别提供一种新型磁兼容铜合金材料及其应用。
技术介绍
MRI即磁共振共像是一种无损伤性检查，已成为当前医学领域中不可缺少的影像 诊断方法之一。MRI具有良好的软组织分辨力，属无创性技术，无X线辐射损害等优点。但 是在临床上MRI最明显的缺点就是对于有金属植入物的患者，如心脏起搏器、假肢、弹片、 止血夹、人工心瓣膜、固定用钢板、螺钉、人工股骨头等，不可进行检查，因金属异物在磁场 下的移动或发热可能损害重要脏器和大血管，而且金属本身产生的MRI金属伪影也严重影 响图像的分辨率。 MRI检查时，各种金属材料的植入物在临床检查中均会引起严重伪影，降低疾病诊 断的准确性，这种伪影主要表现为金属植入物处大片低信号区，或其边缘和附近存在小区 域高信号带，有时这些高信号会向后上方延伸且区域随之变小，致使邻近组织也发生严重 的变形失真。它的产生有两个方面的原因：一是金属植入物与周围组织的磁化率不同，破坏 了静磁场的局部均匀性，是金属伪影产生的主要原因；二是在梯度线圈通电开始和关闭时， 金属植入物因为梯度场的变化切割而产生感应电流，也称为涡流，破坏了质子核与梯度场 的线性关系而引起图像的不规则变形。 在临床实际应用中，患者体内植入金属是不可避免的，如口腔修复领域中的义 齿，在骨科领域中的金属内固定器械，以及在心血管领域中的血管支架等。由于金属自身的 磁性产生的附加磁场，金属伪影很难避免，但是如果为了MRI检查而拆除体内的金属固定 物，将对患者造成诸多不便和经济损失。研究中发现金属伪影与材料的磁导率有关，在临床 研究齿科材料发现，金、银、金银钯和银汞合金没有对影像造成干扰，镍铬合金、钴铬合金、 SUS304不锈钢对图像有轻度干扰，而SUS405不锈钢、钯钴镍合金对图像干扰很大。但是由 于金银等贵金属由于价格昂贵以及其它因素，不宜广泛应用与临床。 随着MRI设备的逐渐普及，MRI下进行精确定位的肿瘤治疗等微创手术越来越成 熟。因此研究开发MRI兼容的新型医用金属材料和器件具有重要的临床意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生物医用植入铜合金材料，该合金具有抗磁性，在核磁 共振MRI成像过程中不发热，不产生影响成像的金属伪影，而且该铜合金具有优良的力学 性能和生物相容性。同时本专利技术铜合金不仅适于外科植入物、医疗器械，而且可以广泛应用 于首饰及其它与人体经常接触的产品。 本专利技术具体提供了一种磁兼容铜合金，其特征在于，化学成分及其组成重量百分 比为：锌Zn:1 ~60,银Ag:0· 01 ~10,金Au:0· 01 ~45,硅Si:0· 5 ~5,磷P:0· 01 ~2， 硒Se< 2,祕Bi< 0. 5,碳C< 0. 01，铜Cu:余量（当合金中含有以上合金元素时，铜含量 不低于40% )。 优选为：锌Zn:1 ~50,银Ag:0· 01 ~8,金Au:0· 01 ~10,硅Si:0· 5 ~2,磷P: 0· 1~1，硒Se彡0· 5,铋Bi彡0· 1，碳C彡0· 01，铜Cu:余量。 本专利技术铜合金材料为了实现磁兼容的目的，主要通过保证该铜合金的抗磁性特性 来实现。众所周知水以及所有的有机化合物在核磁共振MRI下均表现出优良的成像特性， 这与人体各种组织中的水及各种有机质均具有抗磁性特性息息相关。因此为了保证本专利技术 铜合金的磁兼容特性，必须保证合金的抗磁性。 本专利技术铜合金的抗磁性主要由基体铜元素的抗磁性和用来合金化的几种抗磁性 元素来保证，也可以适当添加少量相对磁化率小于10 5并且能够固溶于铜合金的顺磁性合 金元素用于合金强化，例如铝，锰，钛，锆，铌等一种或多种，同时控制其加入量< 1 (wt) %。 合金基体铜元素为抗磁性元素，其相对磁化率为-9. 7X10 6,铜合金作为工业合金 已经应用于各行各业，而且铜元素也是一种对人体有益的微量元素，因此本专利技术磁兼容铜 合金用于医疗领域具有很大应用基础和优势。 合金元素锌为本专利技术合金的主要合金元素，其相对磁化率为-10. 26X10 6,锌是人 体有益的微量元素，对人体新陈代谢具有重要的影响。同时锌是铜合金中重要的合金元素， 显著影响铜合金的力学性能，因此建议锌优选含量为1~50%。 金和银均具有较强的抗磁性，分别为-35X10 6和-25X10 6,自身在核磁共振成像 中对成像影响较小，同时金银对人体没有明显的毒性，而且金可以与铜形成固溶体，但是由 于金和银的价格昂贵，优选银Ag兰8%，金Au兰10%。 硅也是抗磁性材料，磁化率为-0. 13X10 6,硅是人体有益的微量元素，考虑到硅在 铜合金中的固溶度，建议硅添加量< 2%。 硒也是抗磁性元素，磁化率为-26. 5X10 6,而且硒是人体有益的微量元素，对提高 免疫力和预防癌症非常重要，但是硒和铜容易形成硒化铜，影响合金的性能，建议硒添加量 < 0· 5%〇 铋的抗磁性非常显著，相对磁化率为-166X10 6,而且铋对人体有益处，在医疗上 应用的铋化合物有酒石酸铋钾、水杨酸盐和铋乳等。建议铋添加量< 0. 1 %。 本专利技术还提供了所述磁兼容铜合金的表面处理工艺，为了提高铜合金的表面耐蚀 性，将铜合金置于300~600°C真空环境中，通过通入硫磺蒸气保温0. 5-2小时，在合金表面 形成硫化亚铜，然后在400~700°C，0. 5~2个大气压氩气保护中保温，使硫化亚铜逐渐分 解成硫化铜，最终使本专利技术磁兼容铜合金表面形成具有保护作用的硫化铜保护层。 本专利技术优势： 本专利技术所述磁兼容铜合金具有完全的抗磁性，在核磁共振MRI下对成像无明显干 扰，金属伪影可以忽略不计。适宜制作核磁共振环境中使用的部分医疗器件，且合金中不含 对人体有害元素，也可以用于制备外科植入材料和器件。同时本专利技术磁兼容材料也可以用 于其它有磁场环境及加工器件。 应用范围： 本专利技术磁兼容铜合金除了用于制备核磁共振环境下的医疗器件，也可用于骨科等 外科植入领域，还可以用于医疗器械、食品餐饮器械、首饰及其它与人体经常接触的产品 方面。【附图说明】 图1实施例2-4号铜合金在核磁共振下的成像照片，图中上面三个分别为2-4号 铜合金，下面两个分别为纯钛和不锈钢（样品尺寸约Φ2*10πιπι)。【具体实施方式】 根据本专利技术磁兼容铜合金所设定的化学成分范围，采用1公斤石墨坩埚分别在高 温热处理炉冶炼5炉合金（分别编号1-5号），其具体化学成分如表1所示。 表1本专利技术实施例磁兼容铜合金的化学成分 分别对5种不同实施例铜合金进行了锻造，1号和5号合金可锻性较差，成型差， 不利于后期的性能测试和应用，因此没有做进一步检测。2-4号可以锻造成型，通过线切割 制备直径2mm长为10mm的金属棒，插入柑桔内部，放置在医院MRI设备下观察成像效果，和 纯钛及316不锈钢相比，2-4号合金均表现出优良的成像，伪影很小，4号具有最佳的成像效 果。图1是2-4号磁兼容铜合金和纯钛及316不锈钢在MRI下的成像比较，可以初步看出 磁兼容铜合金具有相对较小的伪影，可以作为磁兼容材料的备选材料。表2是2-4号合金 的力学性能，本专利技术铜合金具有优良的力学性能，结合其磁兼容性，表明其可以作为一种 新型的潜在的磁兼容材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁兼容铜合金，其特征在于，所述合金化学成分组成及重量百分比为：锌Zn：1～60，银Ag：0.01～10，金Au：0.01～45，硅Si：0.5～5，磷P：0.01～2，硒Se≤2，铋Bi≤0.5，碳C≤0.01，铜Cu：余量，且铜含量不低于40％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任伊宾，李俊，东家慧，杨柯，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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