CN103182100A - 表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料，该医用可降解镁合金材料为用纯镁和镁合金材料，以压铸、锻造，或是机械加工方式获得的骨钉、骨板或骨支架，在其表面通过磁控溅射机溅射出一层铁离子膜。本发明还提供了表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料的制备工艺，使用低温磁控溅射方法在纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面沉积铁离子膜。本发明采用磁控溅射方法对纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面溅射一层均匀的铁离子薄膜，不仅可以有效的延缓医用可降解镁合金材料的降解速度，而且也在人体骨组织所需的愈合时间内完全降解，达到人为控制医用可降解镁合金材料降解速度目的。
Description
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，涉及一种医用可降解镁合金骨支架材料的处理技术，具体涉及一种表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料及制备工艺。
背景技术
在现代医学技术领域组织结构的恢复与治疗中，随着医用可降解镁合金骨钉、骨板以及骨支架材料的研究与进展，这种医用新的生物可降解镁合金材料逐渐地应用在临床的药物控制释放、骨折固定装置、骨骼缺损修复以及生物人体器官再造等方面。由于这种用镁合金制成的骨组织材料具有良好的生物力学性能、生物相容性和体内可降解性能,在作为医用可降解材料植入人体后，其降解的速度相对过快，为了控制镁合金材料的降解速度，通常采用微弧氧化的处理方式在医用可降解镁合金材料表面生成一层保护膜，让这层保护膜来控制镁合金在体内与骨组织融合时的降解速度，起到限制医用可降解镁合金的降解速度作用，但是用微弧氧化处理方式在医用可降解镁合金材料表面所生成的保护膜，使医用可降解镁合金材料降解的作用过于延长，降解速度很慢，达不到人体骨组织所需的合理愈合时间内完全降解的要求，起到了一定消极作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面溅射有铁离子膜的医用可降解镁合金材料，这种表面溅射有铁离子膜的医用可降解镁合金材料，不仅可以有效的延缓医用可降解镁合金材料的降解速度，而且也在人体骨组织所需的愈合时间内能完全降解，有效地解决了现有医用可降解镁合金材料在降解过程中存在的上述问题。
本发明提供了一种表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料，所述医用可降解镁合金材料为用纯镁和镁合金材料，以压铸、锻造，或是机械加工方式获得的骨钉、骨板或骨支架，所述纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板、骨支架，在其表面通过磁控溅射机溅射出一层铁离子膜。
本发明还提供了一种表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料的制备工艺，所述于纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板、骨支架表面溅射出的铁离子膜是采用以下制作工艺步骤得到的：
步骤一，清洗纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架，以铁质金属作为靶材；
步骤二，将骨钉、骨板或骨支架送入磁控溅射机；
步骤三，使用低温磁控溅射方法在纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面沉积铁离子膜；
其中，在纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面沉积铁离子膜的工艺条件为：磁控溅射机溅射靶的铁质金属靶材放在真空室的上部，具有负直流高压200～2000伏，溅射方向从上向下，骨钉、骨板或骨支架放在下部的工件架总成上、接地，接受溅射出的靶材原子，使其表面上沉积一层金属铁质薄膜；
本发明所述表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料的制备工艺，其特征还在于，
所述纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架经过清洗，放入真空罐后，原始真空度达到1×10-2～1×10-4Pa，溅射时高纯氩气的工作压力为0.1～5Pa，加热温度不超过200℃。
所述磁控溅射装置，其负极接在溅射枪上，正极接在工件架总成上并同时接地，所述的工件架总成配置有振动机构，或搅拌机构。
本发明一种表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料，采用磁控溅射方法对纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面溅射一层均匀的铁离子薄膜过程中，由于磁控溅射中，金属铁的粒子有很大的冲击能量，使铁离子薄膜与骨钉、骨板或骨支架的纯镁和镁合金材料有很强的结合力；通过控制其工艺参数还可以做到控制薄膜厚度，使骨钉、骨板或骨支架表面溅射形成的一层铁离子膜，不仅可以有效的延缓医用可降解镁合金材料的降解速度，而且也在人体骨组织所需的愈合时间内完全降解，达到人为控制医用可降解镁合金材料降解速度目的。
在表面溅射铁离子膜处理过程中，纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架材料的温度在不超过200℃，金属铁粒子对纯镁和镁合金材材料的冲击仅会使材料升温很少，不会造成纯镁和镁合金材料的骨钉、骨板或骨支架物理性能改变，因此不会影响患者在骨折固定装置、骨骼缺损修复以及生物人体器官再造等方面的使用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料，所述医用可降解镁合金材料为用纯镁和镁合金材料，以压铸、锻造，或是机械加工方式获得的骨钉、骨板或骨支架，所述纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板、骨支架，在其表面通过磁控溅射机溅射出一层铁离子膜。
一种表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料的制备工艺，所述于纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板、骨支架表面溅射出的铁离子膜是采用以下制作工艺步骤得到的：
步骤一，清洗纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架，以铁质金属作为靶材；
步骤二，将骨钉、骨板或骨支架送入磁控溅射机；
步骤三，使用低温磁控溅射方法在纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面沉积铁离子膜；
其中，在纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面沉积铁离子膜的工艺条件为：磁控溅射机溅射靶的铁质金属靶材在真空室的上部，具有负直流高压200～2000伏，溅射方向从上向下，骨钉、骨板或骨支架放在下部的工件架总成上、接地，接受溅射出的靶材原子，使其表面上沉积一层金属铁质薄膜；
本发明纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架经过清洗，放入真空罐后，原始真空度达到1×10-2～1×10-4Pa，溅射时高纯氩气的工作压力为0.1～5Pa，加热温度不超过200℃。
当用磁控溅射装置来实施本发明时，先将磁控溅射装置负极接在溅射枪上，正极接在配置有振动机构，或搅拌机构的工件架总成上并同时接地，将清洗干净的骨钉、骨板或骨支架送入磁控溅射机内，使用低温磁控溅射方法在纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面沉积铁离子膜；
先将磁控溅射装置的真空度调到1×10-2～1×10-4Pa时，充入高纯氩气，真空装置也同时工作，使罐内的压力在0.1～5Pa范围内；经过启动电源，逐步增加电流，加热温度不超过200℃，使铁质靶材上出现等离子体产生的辉光。由于磁控溅射装置内永磁体的磁场作用，氩等离子冲击铁质金属靶材，使铁质金属靶材上溅射出的铁原子均匀的溅射在骨钉、骨板或骨支架表面上，形成铁离子膜。在磁控溅射过程中，骨钉、骨板或骨支架会随着工件架总成上启动的振动器或搅拌器跳动或滚动；调节振动频率和电流强度使骨钉、骨板或骨支架的振动高度在0～5mm，或是调整搅拌器的搅拌转速在每分钟30～100转，调整溅射时间约5～15分，电流为2～3安培，可使溅射在纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面的铁离子薄膜厚度达到0.5～2μm之间，获得表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金的骨钉、骨板或骨支架。
本发明表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金骨钉、骨板或骨支架铁离子薄膜的厚度，可根据人体不同骨组织所需愈合时间内完全降解要求来进行，起到有效延缓医用可降解镁合金材料的降解速度、在人体骨组织所需的愈合时间内完全降解的作用，达到人为控制医用可降解镁合金材料降解速度目的。
上述实施方式只是本发明的一个实例，不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明申请专利范围内。
Claims (4)
1.一种表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料，所述医用可降解镁合金材料为用纯镁和镁合金材料，以压铸、锻造，或是机械加工方式获得的骨钉、骨板或骨支架，其特征在于：所述纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板、骨支架，在其表面通过磁控溅射机溅射出一层铁离子膜。
2.一种表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料的制备工艺，其特征在于，所述于纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板、骨支架表面溅射出的铁离子膜是采用以下制作工艺步骤得到的：
步骤一，清洗纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架，以铁质金属作为靶材；
步骤二，将骨钉、骨板或骨支架送入磁控溅射机；
步骤三，使用低温磁控溅射方法在纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面沉积铁离子膜；
其中，在纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架表面沉积铁离子膜的工艺条件为：磁控溅射机溅射靶的铁质金属靶材在真空室的上部，具有负直流高压200～2000伏，溅射方向从上向下，骨钉、骨板或骨支架放在下部的工件架总成上、接地，接受溅射出的靶材原子，使其表面上沉积一层金属铁质薄膜。
3.根据权利要求2所述表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料的制备工艺，其特征在于，所述纯镁和镁合金材质的骨钉、骨板或骨支架经过清洗，放入真空罐后，原始真空度达到1×10-2～1×10-4Pa， 溅射时高纯氩气的工作压力为0.1～5Pa，加热温度不超过200℃。
4.根据权利要求2所述表面溅射铁离子膜的医用可降解镁合金材料的制备工艺，其特征在于，所述的磁控溅射装置，其负极接在溅射枪上，正极接在工件架总成上并同时接地，所述的工件架总成配置有振动机构，或搅拌机构。
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