一种新型硬组织生物医用锆基合金及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102443720A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102443720A(43)申请公布日2012.05.09(21)申请号201110412827.X(22)申请日2011.12.13(71)申请人广西大学地址530004广西壮族自治区南宁市大学路100号(72)发明人湛永钟李春流(74)专利代理机构广西南宁汇博专利代理有限公司45114代理人邓晓安(51)Int.Cl.C22C16/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种新型硬组织生物医用锆基合金及制备方法(57)摘要本发明公开了一种新型硬组织生物医用锆基合金及制备方法。它所用原料组分及重量百分比为：海绵锆90.3%～91.3%，铌0%～0.9%，硅8.5~9.0%，先按照各组分的重量百分比称取相应的原料，将原料充分混合，利用非自耗电弧炉熔炼得到组分均匀的锆基合金铸锭。本发明不仅具有传统医用钛合金所具有的优异性能，同时解决了传统医用钛合金在杨氏模量与人体自然骨骼不匹配的问题，有望解决替代材料因力学不匹配而对人体造成的损伤。合金化元素采用了价格低廉且生物相容性好的硅，避免以往医用合金的合金化元素过度依赖贵重的稀有金属，降低了合金的研发和成产成本。CN102437ACCNN110244372002443737A权利要求书1/1页1.一种新型硬组织生物医用锆基合金，其特征在于：所用原料组分及重量百分比为：海绵锆90.3%～91.3%，铌0%～0.9%，硅8.5~9.0%。2.根据权利要求1所述的新型硬组织生物医用锆基合金，其特征在于：所用原料组分及重量百分比为：海绵锆90.3%～91.2%，铌0.3%～0.9%，硅8.8%。3.根据权利要求1或2所述的新型硬组织生物医用锆基合金，其特征在于：所述海绵锆、铌和硅纯度均为99.0%以上。4.一种如权利要求1或2所述新型硬组织生物医用锆基合金的制备方法，其特征在于：它的制备步骤如下：（1）原料称取，根据各原料组分的重量百分比分别称取海绵锆、硅和铌；（2）原料混合，将称量好的原料利用搅拌混合方法混合均匀；（3）原料熔炼，将混合均匀的原料放入非自耗真空电弧炉内的坩埚中，然后抽真空，真空度为1.0×10-2～1.0×10-3Pa；再通入惰性气体进行洗气；最后在惰性气体的保护下进行熔炼得到粗合金铸锭，熔炼电流强度为100A~150A，熔炼温度为2700℃~3000℃；（4）粗合金铸锭冷却，在惰性气体保护下，对坩埚底部通水，利用流动的水对粗合金铸锭进行水冷，得到新型硬组织生物医用锆基合金材料。5.根据权利3所述的新型硬组织生物医用锆基合金的制备方法，其特征在于：所述抽真空和洗气反复进行2~4次。6.根据权利3所述的新型硬组织生物医用锆基合金的制备方法，其特征在于：所述的熔炼的次数为5遍以上，熔炼时间为70~90秒/次。7.根据权利3所述的新型硬组织生物医用锆基合金的制备方法，其特征在于：所述冷却的时间为300~350秒。8.根据权利3所述的新型硬组织生物医用锆基合金的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气，压强为一个标准大气压。2CCNN110244372002443737A说明书1/5页一种新型硬组织生物医用锆基合金及制备方法技术领域[0001]本发明属于锆基合金技术领域，具体涉及一种新型硬组织生物医用锆基合金。背景技术[0002]生物医用材料包括医疗上能够植入生物体或能够与生物组织相结合的材料，生物材料用来治疗或替换生物机体中原有的组织和器官，修正和提高其功能。目前生物医用金属材料是广泛应用的外科植入材料，具有高的强度、良好的韧性、抗弯曲疲劳强度以及良好的加工成型性能，具有其他类型医用材料难以替代的优良性能。金属材料作为生物医用材料必须满足严格的生物学要求：(1)组织相容性好，无毒性，不致畸变，不引起过敏反应和干扰机体的免疫，不破坏临近组织等；(2)物理化学性质稳定，强度、弹性、尺寸、耐腐蚀、耐磨性等性质稳定；(3)易于加工成型，容易制成各种需要的形状。[0003]目前金属材料钛及其合金在生物医用植入材料上得到了广泛的应用，尤其是β-钛合金运用更广泛，但是随着医学技术的发展，钛合金在生物医学的应用上存在的不足和缺陷不断被发现出来，如钛合金的弹性模量与天然骨的弹性模量不够匹配，容易引起应力屏蔽效应，不利于骨愈合和植入体的长期稳定，对人体容易造成损伤。所以开发新型无毒性、性能更有优异的生物医用合金材料，部分或全部替代现有的医用钛合金，已经成为当今生物医用材料的最主要研究和发展方向之一。[0004]有关锆及其合金的研究在逐渐增加，但是主要集中在核工业及化学工业方面。无论国外或国内，有关锆合金在生物医用方面的研究几乎还是一片空