【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物可降解锌合金，特别涉及一种高强度zn/cu/mg层状复合材料的制备方法。
技术介绍
1、目前锌基可降解金属材料被认为是潜在的新型生物材料。由于大部分镁合金存在降解速度过快以及铁基合金存在降解速度过慢的缺点，而锌及其合金的腐蚀速率介于两者之间，其具有适中的降解速率，而且锌及锌基合金具有良好的生物相容性，因此作为现有金属植入材料的可选择替代表现出巨大的潜力和优势。然而，由于纯锌的力学性能不足以满足作为医用植入物去使用，因此锌合金可降解生物材料主要通过添加合金元素、快速凝固、热处理等处理方式，并且通过变性等手段，在满足生物相容性的基础上，有效提升锌合金的力学性能。
2、累积叠轧技术(arb)首次由日本学者ysaito教授在1998年研宄开发，并成功将该技术应用在纯铝、铝合金和无间隙(interstitial free，if)钢以及少量的变形镁合金上。此后,累积叠轧工艺被发展推广应用于制备超细晶或纳米晶金属层状复合材料。累积叠轧工艺原理：首先，将尺寸相同的金属板材进行表面处理，去除附着的油污以及表面的氧化层，以便于异种金属的良好结合。然后，将初始金属以a-b-a-b-a的方式交叉叠放在一起，在室温或再结晶温度以下进行轧制，在大于50％压下量、轧制力和摩擦力的作用下使叠放的板材轧制为一个整体，再将轧制得到的板材切割成相同尺寸，重复进行相同的工艺反复叠轧，累积应变可以达到较大值，在理论上能获得很大的压下量，该工艺突破了传统轧制压下量的限制，可连续制备具有超细晶组织的金属层状复合材料薄板。arb是一种界面结合、固
3、镁(mg)属于人体必需的元素之一，同时也是人体金属元素中含量较多的元素之一，具有许多极为重要的生理生化作用，存在与机体内各组织中，参与了许多的生物学过程。在人体中六成以上的镁元素大部分分布在了骨骼和牙齿中，与骨骼中的蛋白质形成络合作用促进骨骼的磷酸化进程。因为镁元素参与三磷酸腺苷的水解过程，所以镁几乎参与到人体的各个生理活动中，是糖及油脂营养物质代谢的重要的辅助因素，并且维持肌肉、神经的传递和正常活动。同时镁对中枢神经系统有抑制作用，从而起到镇静作用，作用与周围的血管，有利于促使血管扩张而达到降低血压的作用。此外，在锌基体中添加镁可提高锌的细胞相容性。
4、铜(cu)在锌基体中有一定的固溶度，添加cu能够提高合金的强度、硬度、塑性以及合金的抗菌性能。cu元素是人体内必需的微量营养元素之一，健康成人体内的含量约为110-160mg，主要存在于人体肌肉和骨骼中，与人体的骨骼系统和心血管系统等有密切关系。
5、然而现有技术中，以纯mg和纯zn板作为原料，采用累积叠轧方式制备zn/mg层状复合材料时，在zn/mg界面上易生成znmg金属间化合物，从而导致复合材料塑性下降，同时mg/zn层形成，在腐蚀过程中产生原电池效应，可加速复合材料的腐蚀速率。在mg与zn界面之间插入一层纯铜层，制备出zn/cu/mg层状复合材料，有望解决这一问题。到目前为止还未见有报道通过叠层轧制制备zn/cu/mg层状复合材料，且所制备的zn/cu/mg层状复合材料具有高强度和优良的耐腐蚀性能。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种兼具高强度、优良耐腐蚀性能的zn/cu/mg层状复合材料的制备方法，本专利技术的制备方法仅采用累积叠轧的方法即获得zn/cu/mg层状复合材料，且制备的复合材料具有高的强度。
2、本专利技术的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的一种高强度、优良耐腐蚀性能的zn/cu/mg层状复合材料。
3、本专利技术的第三个目的在于提供上述制备方法所制备的一种高强度、优良耐腐蚀性能的zn/cu/mg层状复合材料的应用。
4、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
5、本专利技术一种高强度zn/cu/mg层状复合材料的制备方法，在zn板上制备一层纯cu涂层，然后将两块带有cu涂层的zn板与mg板叠层，获得复合板，将复合板进行单道次冷轧，获得冷轧板，将冷轧板从中间剪成两块，层叠，然后进行单道次冷轧，重复裁剪-层叠-单道次冷轧，即得zn/cu/mg层状复合材料。
6、本专利技术的制备方法，将带有cu涂层的zn板与mg板叠层后冷轧实现合金化即获得高强度的zn基复合材料。上述方法主要是由于本专利技术优选的包裹纯铜金属层能有效阻止mg板和zn板直接接触，避免脆性的金属间化合物的生成，而形成的层状界面来阻碍轧制过程中zn的回复与再结晶，通过界面强化和细晶强化提高复合材料的强度，尤其是提高耐腐性性能，专利技术人发现，若是不将cu先包裹住mg，而是采用接触的方式来向zn板中引入mg，则由于mg与zn将形成合金化，形成第二相分散在基体中，形成锌镁原电池加快腐蚀速率。
7、此外，本专利技术中优选cu来包裹zn板，在轧制过程中，cu与zn可发生冶金结合，并有少量cuzn5第二相生成，对基体增强，而cu亦能与mg冶金结合，并生成少量cumg2第二相，从而强化界面，最终使所得的zn/cu/mg层状复合材料不仅能够提高耐腐蚀性能，而且能够实现力学性能的大幅提高，另外，cu的加入还能够使复合材料具有优异的抗菌性能。
8、优选的方案，所述zn板上制备一层纯cu涂层的制备方法为：以铜板作为阴极，锌板作为阳极，硫酸铜溶液作为电解液，然后于锌板上电镀铜层，获得含铜镀层的zn板，再将含铜层的zn板进行热处理，即得带有cu涂层的zn板。
9、上述优选的方案，通过采用电镀的方式，在zn板上电镀铜层，使用少量的cu即能够实现zn板的均匀完全的包裹，包裹完后，对zn板进行热处理降低cu的硬度，消除残余应力。
10、进一步的优选，所述zn板的厚度为0.9-1mm。
11、进一步的优选，采用氨水调节电解液的ph为8.5-9后，开始电镀，所述电镀时，控制电压为3.9-.1v，电镀时间为55-60s。
12、进一步的优选，所述硫酸铜溶液中，硫酸铜的质量为数为14～16％。
13、进一步的优选，所述电镀后所得铜层的厚度为0.5-1μm。通过控制电镀后所得铜层的厚度为0.5-1μm，最后所得zn/cu/mg层状复合材料的性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度Zn/Cu/Mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：在Zn板上制备一层纯Cu涂层，然后将两块带有Cu涂层的Zn板与Mg板叠层，获得复合板，将复合板进行单道次冷轧，获得冷轧板，将冷轧板从中间剪成两块，层叠，然后进行单道次冷轧，重复裁剪-层叠-单道次冷轧，即得Zn/Cu/Mg层状复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种高强度Zn/Cu/Mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：在Zn板上制备一层纯Cu涂层的方法为：以铜板作为阴极，锌板作为阳极，硫酸铜溶液作为电解液，然后于锌板上电镀铜层，获得含铜镀层的Zn板，再将含铜层的Zn板进行热处理，即得带有Cu涂层的Zn板。
3.根据权利要求2所述的一种高强度Zn/Cu/Mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述Zn板的厚度为0.9-1mm；
4.根据权利要求1所述的一种高强度Zn/Cu/Mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：在Zn板上制备一层纯Cu涂层的方法为，将两块0.5-0.6mm厚的铜板与一块0.08-0.1mm厚的镁板按Cu/Mg/Cu的方式层叠，然后轧制获得0.7-0.8mm的薄板
5.根据权利要求4所述的一种高强度Zn/Cu/Mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述热处理的温度为150°-280°，热处理的时间为20-40min。
6.根据权利要求1所述的一种高强度Zn/Cu/Mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：将两块带有Cu涂层的Zn板与一块Mg板，将Mg板置于两块Cu包Zn板的中间，层叠获得复合板，
7.根据权利要求1所述的一种高强度Zn/Cu/Mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：复合板单道次冷轧的变形量为50％-60％。
8.根据权利要求1所述的一种高强度Zn/Cu/Mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：冷轧板从中间裁剪成两块，层叠，然后进行单道次冷轧，重复裁剪-层叠-单道次冷轧的过程中，同时控制任意一次单道次冷轧的变形量为50％-60％；
9.权利要求1-8任意一项所述的制备方法所制备的Zn/Cu/Mg层状复合材料。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的制备方法所制备的Zn/Cu/Mg层状复合材料的应用，其特征在于：将所述Zn/Cu/Mg层状复合材料用于生物可降解植入材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度zn/cu/mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：在zn板上制备一层纯cu涂层，然后将两块带有cu涂层的zn板与mg板叠层，获得复合板，将复合板进行单道次冷轧，获得冷轧板，将冷轧板从中间剪成两块，层叠，然后进行单道次冷轧，重复裁剪-层叠-单道次冷轧，即得zn/cu/mg层状复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种高强度zn/cu/mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：在zn板上制备一层纯cu涂层的方法为：以铜板作为阴极，锌板作为阳极，硫酸铜溶液作为电解液，然后于锌板上电镀铜层，获得含铜镀层的zn板，再将含铜层的zn板进行热处理，即得带有cu涂层的zn板。
3.根据权利要求2所述的一种高强度zn/cu/mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述zn板的厚度为0.9-1mm；
4.根据权利要求1所述的一种高强度zn/cu/mg层状复合材料的制备方法，其特征在于：在zn板上制备一层纯cu涂层的方法为，将两块0.5-0.6mm厚的铜板与一块0.08-0.1mm厚的镁板按cu/mg/cu的方式层叠，然后轧制获得0.7-0.8mm的薄板，再经热处理即得...
【专利技术属性】
技术研发人员：林建国，刘亮亮，张德闯，戴翌龙，郭林，尹锐，常丽丽，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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