一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法技术

本发明专利技术属于高纯镁板材制备领域，公开了一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将金属镁熔体通过顺序凝固处理进行提纯，得到高纯镁圆锭；将高纯镁圆锭进行变形挤压处理，得到高纯镁方形棒材；将高纯镁方形棒材进行轧制加工处理，得到高纯镁板材。本发明专利技术利用固液界面定向迁移除杂提高金属镁的纯度，利用大变形挤压复合多道次轧制实现高纯镁板的加工成形，提高其力学性能，从而获得兼具高强度和高纯度的镁板，满足生物医用骨板材料的需要。板材料的需要。板材料的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法


[0001]本专利技术属于高纯镁板材制备领域，更具体地，涉及一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法。

技术介绍

[0002]高纯镁作为生物医用金属材料具有显著的优势，如良好的生物可降解性能、生物相容性、与人骨接近的弹性模量等，在生物可降解植入器件制备领域具有极其广阔的应用前景，因而受到日益广泛的关注。
[0003]由于生物医用高纯镁的巨大优势和潜在市场前景，各个国家近年来都在急速加大相关科研投入，抢占生物医用高纯镁技术高地，获得知识产权先发优势。
[0004]目前生物医用高纯镁材料存在的问题主要有两方面：一是由于目前缺乏合理的提纯工艺，导致材料纯度不够高(目前技术制备最高纯度为99.99％)，且杂质元素种类和含量变化较大，对最终产品的力学性能和生物降解性能造成巨大的影响，并造成高纯镁植入器件的性能一致性较差，难以满足标准化生产和应用要求；二是由于高纯镁不含合金元素，不能形成固溶或沉淀强化，高纯镁的强度常常较低，难以满足生物植入器件的力学性能要求；此外，前期关于高纯镁的轧制研究较少，如相关技术人员研究了纯镁的轧制工艺以及力学性能，其采用的金属镁纯度为99.95％；且关于高纯镁的研究多以圆棒试样为主。总之，目前缺乏高纯镁板材变形加工和力学性能的研究，对于骨板材料需要的高性能高纯镁板的加工工艺和力学性能目前未见报道，相关研究的缺乏不仅制约了制备技术的发展，也限制了高纯镁在骨板金属材料方面的应用和推广。
[0005]针对上述问题，亟待提出一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有生物医用金属镁提纯难度大、力学性能偏低、板材成形工艺研究不足等问题，提供一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法。本专利技术利用固液界面定向迁移除杂提高金属镁的纯度，利用大变形挤压复合多道次轧制实现高纯镁板的加工成形，提高其力学性能，从而获得兼具高强度和高纯度的镁板，满足生物医用骨板材料的需要。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0008]S1：将金属镁熔体通过顺序凝固处理进行提纯，得到高纯镁圆锭；
[0009]S2：将所述高纯镁圆锭进行变形挤压处理，得到高纯镁方形棒材；
[0010]S3：将所述高纯镁方形棒材进行轧制加工处理，得到高纯镁板材。
[0011]根据本专利技术，优选地，将金属镁熔体置于高纯石墨坩埚中进行顺序凝固处理，真空度4000～8000Pa，熔体温度680～780℃，固液界面定向迁移速度1～10mm/min。
[0012]根据本专利技术，优选地，进行所述顺序凝固处理的设备包括真空感应炉。
[0013]在本专利技术中，作为优选方案，如图1所示，所述顺序凝固处理包括：将金属镁熔体2置于高纯石墨坩埚1中，抽真空至0.1Pa后充入高纯氩气并保持真空感应炉内压力4000～8000Pa，在真空感应炉6内经680～780℃熔化并保温30min；然后，将盛有金属镁熔体2的高纯石墨坩埚1缓慢下拉，使其脱离感应线圈4，下拉速度(固液界面定向迁移速度)1～10mm/min，待高纯石墨坩埚完全脱离感应线圈4且冷却至50℃以下，取出得到高纯镁圆锭。
[0014]根据本专利技术，优选地，所述金属镁熔体为真空蒸馏结晶态枝状镁块经680～780℃熔化获得。
[0015]根据本专利技术，优选地，所述高纯镁圆锭的纯度不低于99.995％。
[0016]根据本专利技术，优选地，所述变形挤压处理的挤压温度为100～300℃，挤压速度为1～10mm/min，挤压比不低于30。
[0017]根据本专利技术，优选地，所述变形挤压处理前还包括对所述高纯镁圆锭进行车削处理。
[0018]根据本专利技术，优选地，所述车削处理包括：将所述高纯镁圆锭在长度方向进行所述顺序凝固处理末端的8
‑
12mm去除和径向厚度去除0.8
‑
1.2mm。
[0019]根据本专利技术，优选地，所述轧制加工处理的轧制温度为100～300℃，轧制速度为1～5m/s，轧制道次不小于3。
[0020]根据本专利技术，优选地，所述高纯镁板材的厚度为2～10mm，室温拉伸抗拉强度不低于170MPa，延伸率不低于8％。在本专利技术中，所述室温为20
‑
30℃。
[0021]本专利技术的技术方案的有益效果如下：
[0022]1.本专利技术采用固液界面定向迁移(顺序凝固)净化方法，提纯效率高，可实现公斤级高纯镁锭制备，纯净化处理后高纯镁纯度不低于99.995％，可以满足生物医用骨板材料的纯度要求。
[0023]2.本专利技术通过大挤压比变形加工，挤压比不低于30，一次性挤压制备高性能棒料，为多道次轧制加工提供材料。
[0024]3.本专利技术采用多道次轧制，轧制温度100～300℃，轧制速度1～5m/s，轧制道次不小于3，可在常规轧制设备上实现，可制备2～10mm高纯镁板材，满足制作生物医用骨板的厚度需求。
[0025]4.本专利技术经过大变形挤压加上多道次轧制后，高纯镁板材室温拉伸抗拉强度不低于170MPa，延伸率不低于8％，可以满足制作生物医用骨板的强度要求。
[0026]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0027]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0028]图1示出了本专利技术提供的一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法的步骤S1的顺序凝固提纯的示意图。
[0029]图2(a)
‑
(b)示出了本专利技术提供的一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法的步骤S1的顺序凝固提纯获得的高纯镁圆锭剖切图片(未车削处理)。
[0030]附图标记说明如下：
[0031]1‑
高纯石墨坩埚，2
‑
金属镁熔体，3
‑
保温筒体，4
‑
感应线圈，5
‑
水冷铜底座，6
‑
真空感应炉，7
‑
炉座。
具体实施方式
[0032]下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0033]下述实施例1和2中使用的金属镁熔体为经真空蒸馏结晶态枝状镁块熔化获得。
[0034]实施例1
[0035]本实施例提供一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
[0036]S1：将金属镁熔体2置于高纯石墨坩埚1中，抽真空至0.1Pa后充入高纯氩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物医用高纯镁骨板材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：S1：将金属镁熔体通过顺序凝固处理进行提纯，得到高纯镁圆锭；S2：将所述高纯镁圆锭进行变形挤压处理，得到高纯镁方形棒材；S3：将所述高纯镁方形棒材进行轧制加工处理，得到高纯镁板材。2.根据权利要求1所述的生物医用高纯镁骨板材料的制备方法，其中，将金属镁熔体置于高纯石墨坩埚中进行顺序凝固处理，真空度4000～8000Pa，熔体温度680～780℃，固液界面定向迁移速度1～10mm/min。3.根据权利要求2所述的生物医用高纯镁骨板材料的制备方法，其中，进行所述顺序凝固处理的设备包括真空感应炉。4.根据权利要求1所述的生物医用高纯镁骨板材料的制备方法，其中，所述金属镁熔体为真空蒸馏结晶态镁块经680～780℃熔化获得。5.根据权利要求1所述的生物医用高纯镁骨板材料的制备方法，其中，所述高纯镁圆锭的纯度不低于99.995％。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯小辉，杨院生，罗天骄，李应举，黄秋燕，郑策，周荣益，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：