本发明涉及可吸收生物材料制备，特别是一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法。
背景技术：
1、可生物降解金属正在打破当前生物材料学的研究范式，对力学性能、生物相容性和耐腐蚀性等的要求越来越高，所以，我们在前期研究镁锌合金的基础上，最近对锌合金进行了进一步的研发，发明了锌基银镁钙的合金；下面对这方面的研发背景技术予以概述；
2、锌是人体的微量元素之一，参与许多重要的生理病理过程，纯锌最近被作为一种新型的可生物降解材料进行了研究；但纯锌质软、脆、机械强度低；锌合金具有出色的生物相容性并能满足所要求的机械参数；这就是为什么它们引起研究人员的注意；研究发现锌通过激活成骨细胞中的氨酰基-trna合成酶，从而增加骨形成，对骨形成具有重要作用；锌通过干扰破骨细胞样细胞的形成来抑制破骨吸收；锌还通过提高间充质干细胞的生长速度和积极影响其细胞存活来影响间充质干细胞；在骨科研究中发现锌支持平滑肌细胞的迁移和细胞增殖；
3、银作为一种植入材料已被深入研究，并显示出优异的生物相容性，事实证明，银支持松质骨的骨再生，因此是种植材料的有前途的选择。银通过引入银纳米颗粒来改善骨折后的愈合过程；银增加小鼠模型中的间充质干细胞增殖，此外，银通过防止细菌粘附在材料表面而表现出抗菌性能；这种材料特性在多个医学领域得到了深入研究，以防止植入后的细菌感染；
4、镁是人体重要的微量元素之一，镁锌钙等合金具有良好的生物物理性能和生物相容性，但镁的高腐蚀速率(0.2-2mm/年)和组织内氢气穴的形成等仍然是临床应用中的问题，过高的腐蚀速率会导致植入物材料过早降解，这虽然在心血管支架的应用方面得到基本解决，但无法保证在骨骼愈合过程中有足够的机械稳定性；此外，镁的降解会导致植入环境中的ph值升高，从而延迟骨重建；所以，我们进一步研究了以锌为主的锌镁和其它合金材料的性能；
5、我们研究发现，锌-银合金的银含量与机械性能的增强相关，进而改变腐蚀速率和生物相容性；与纯锌的uts为115mpa、ys为110mpa、断裂伸长率为9.7％相比，锌银合金的uts为211mpa，屈服强度(ys)为213mpa，断裂伸长率为25％；进一步研究发现zn-3ag-1cu合金的ecap样品具有348mpa的高强度和高达30％的良好延展性，显示出其作为生产医用支架的有前途的材料的巨大潜力，所以，本发明深入研究了锌基银镁钙合金的力学性能等，发现力学性能和生物相容性及腐蚀性有一定的提高，适合于临床心血管支架和骨科等的应用要求；
6、银(ag)和镁作为锌中的合金添加物，不仅有利于提高机械强度和延展性，而且对生物性能也有积极影响；我们发现，mg2+在体外条件下测试时，离子可以对mg-63细胞的活力、增殖和粘附产生积极影响；镁是人体必需的营养素，建议每日摄入量在320至400毫克之间；它促进蛋白质合成并充当许多酶的激活剂；此外，mg2+通过与负载细胞粘附和稳定性的成骨细胞整合素相互作用，支持基本的生物过程，包括骨形成，银最显著的生物学优势是增强了锌合金的抗菌活性；人类对银的耐受水平为0.4至27微克/天；
7、我们之前的研究表明，zn-3ag-0.5mg合金的力学性能满足了可生物降解植入材料的要求，冷轧zn-3ag-0.5mg合金的最佳强度/延展性组合达到极限抗拉强度(uts)430mpa、屈服强度(ys)380mpa、断裂总伸长率的35％(εf)；这些机械性能明显高于植入物应用所需的机械性能：εf＞15％，uts＞300mpa，ys＞200mpa用于支架，ys＞230mpa用于骨折固定；最近的研究表明，zn-3ag-0.5mg合金在腐蚀性能方面也是一种很有前途的材料；均匀分布的第二相沉淀物在细晶粒微观结构(高晶界密度)中形成微电电池，导致均匀腐蚀，而没有实质性的局部腐蚀；在hanks溶液中进行了6个月的体外降解研究后，整个样品表面形成的微小凹坑导致腐蚀速率为21.8±0.4μm/年；与纯锌在12.8±0.2μm/年时的降解相比，该值更高；对其他可生物降解材料也进行了类似的研究，一般来说，观察到与纯锌相比，合金加速腐蚀，然而，当在相同的盐基环境中进行测试时，锌合金的值保持在相同的数量级，与其他可生物降解金属相比，锌基材料的腐蚀速率介于镁和铁之间；
8、但纯锌质软、脆、机械强度低；据报道，铸态zn的抗拉强度低于20mpa，延伸率仅为0.2％，维氏硬度为37；因此，需要进一步的研究来实现所需的机械性能；我们开发了铸造zn-mg合金并研究了其机械和腐蚀行为，结果表明，1％(wt.％)的mg合金化显著提高了zn的抗拉强度，但铸态znmg合金的延伸率仅为2％，尽管zn的初始伸长率有0.2％的显著改善；
9、本发明选择与骨组织密切相关的营养元素(mg、ca和ag)作为zn的合金元素；众所周知，mg、ca、ag在元素周期表中属于同一族(iia)，是骨基质的重要元素；镁调节主动钙转运，从而增加骨矿物质密度并防止骨折；钙摄入量是生长过程中骨骼正常发育和晚年骨量维持的重要可改变环境因素之一；ag的分布与ca类似，99％的元素储存在骨骼中，可以抑制啮齿动物和骨质疏松症患者的骨吸收并刺激骨形成；所以，在前期研发的基础上，我们发明了生物可吸收锌基银镁钙合金，为生物可降解金属领域的应用材料开辟了一条新途径。
技术实现思路
1、实现上述目的本发明的技术方案为，一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法，包括以下步骤：
2、步骤一：坩埚熔化；
3、步骤二：重力铸造；
4、步骤三：热挤压；
5、步骤四：冷轧；
6、步骤五：退火。
7、对本技术方案的进一步补充，所述步骤一中坩埚熔化，即在650℃下在石墨坩埚中熔化商业99.99％的纯锌、银(1-4％wt)、镁(0.5-3％wt)和钙(0.1-1％wt)30-60分钟，使充分熔化融合。
8、对本技术方案的进一步补充，所述步骤二中重力铸造是将步骤一熔化的合金液体，浇注到冷钢模具中制备重约250-2500克的钢锭。
9、对本技术方案的进一步补充，所述步骤三中热挤压是在重力铸造后直接在200-250℃下热挤压，挤压比等于25-15。
10、对本技术方案的进一步补充，所述步骤四中冷轧是在轧机中以0.006-0.06m/s的恒定轧制速度对材料进行多步冷轧，冷轧厚度减少50％-90％。
11、对本技术方案的进一步补充，所述步骤五中退火是在150-200℃下短时间变形后退火5-10分钟。
12、一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法制得的支架应用于心脑血管、外周血管和空腔脏器的植入。
13、一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法制得的夹板、螺钉或者可吸收缝线应用于骨科相关手术。
14、一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法制得的零件应用于航空航天、汽车和电子产品技术领域。
15、其有益效果在于，本发明提供的锌基银镁钙合金材料性能优良，制备技术工艺简单，具有成本低、效率高等优点，可广泛应用于医学、航空航天、汽车和电子产品等领域。
1.一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤一中坩埚熔化，即在650℃下在石墨坩埚中熔化商业99.99％的纯锌、银(1－4％wt)、镁(0.5－3％wt)和钙(0.1－1％wt)30－60分钟，使充分熔化融合。
3.根据权利要求2所述的一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤二中重力铸造是将步骤一熔化的合金液体，浇注到冷钢模具中制备重约250－2500克的钢锭。
4.根据权利要求1所述的一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤三中热挤压是在重力铸造后直接在200－250℃下热挤压，挤压比等于25－15。
5.根据权利要求1所述的一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤四中冷轧是在轧机中以0.006－0.06m/s的恒定轧制速度对材料进行多步冷轧，冷轧厚度减少50％－90％。
6.根据权利要求1所述的一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤五中退火是在150－200℃下短时间变形后退火5－10分钟。
7.根据权利要求1－6任一项所述的一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法制得的支架应用于心脑血管、外周血管和空腔脏器的植入。
8.根据权利要求1－6任一项所述的一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法制得的夹板、螺钉或者可吸收缝线应用于骨科相关手术。
9.根据权利要求1－6任一项所述的一种生物可吸收锌基银镁钙合金的制备方法制得的零件应用于航空航天、汽车和电子产品技术领域。
