CN112192919B - 具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金材料技术领域，公开了具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料及其制备方法。该复合材料包括镁合金层、中间合金层和锌合金层；镁合金层和锌合金层中包括Ag；中间合金层由镁锌银合金构成；镁合金层由镁合金构成，镁合金还包括Nd、Mn或Sn中的至少一种；锌合金层由锌合金构成，锌合金还包括Nd、Mn或Sn中的至少一种。该复合材料能够同时满足长效抗菌功能、降解速率较低和力学性能良好的特点，有助于该复合材料在医疗领域的应用。

Description

具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，特别涉及具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料及其制备方法。
背景技术
目前临床上常见的医用植入器械主要是由不锈钢、镍钛合金和钴铬合金等惰性金属材料制成，此类金属材料植入人体后将作为异物永久性存在，会产生例如毒性离子析出、无法降解、机械强度不合适、血管内膜增生、局部炎症反应，特别是容易引起病菌感染问题。
现有技术中有采用镁合金材料作为医用植入器械，但是现有技术中的镁合金在人体中降解速率过快，限制了镁合金作为植入材料的应用，而且现有技术中的镁合金植入人体后在一段时间内，会作为异物诱发排异效应，产生细菌性炎症反应，并导致周围新生组织形成缓慢。上述情况都阻碍了镁合金在临床上的应用。
因此希望提供具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料，该复合材料降解速度合适，力学性能良好，而且具有良好的抗菌功能，能够充分满足临床上的需求。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料及其制备方法，所述复合材料能够同时满足长效抗菌功能、降解速率较低和力学性能良好的特点，有助于该复合材料在医疗领域的应用。
本发明的第一方面提供了具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料。
具体的，具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料，包括镁合金层、中间合金层和锌合金层；所述镁合金层和锌合金层中包括Ag；所述中间合金层由镁锌银合金构成。
优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述镁合金层占比60-80％；进一步优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述镁合金层占比62.5-79.5％。
优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述锌合金层占比20-40％；进一步优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述锌合金层占比22.5-39.5％。
优选的，所述复合材料，按照体积百分比计，所述中间合金层占比1-3％。
优选的，所述镁合金层由镁合金构成，所述镁合金还包括Nd、Mn或Sn中的至少一种。
优选的，所述锌合金层由锌合金构成，所述锌合金还包括Nd、Mn或Sn中的至少一种。
优选的，所述中间合金层由镁锌银合金粉末构成。
镁合金和锌合金中包括Ag有利于提高复合材料的抗菌功能。
镁合金和锌合金中包括Nd有利于降低复合材料的降解速率。
优选的，所述镁合金或锌合金在包括Ag和/或Nd的基础上，可进一步包括Mn和/或Sn。
优选的，所述镁合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Ag 0.1-8.0％
和/或Nd 0.1-6.0％。
进一步优选的，所述镁合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Figure BDA0002728057970000021
优选的，所述锌合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Ag 0.1-8.0％
和/或Nd 0.1-6.0％。
进一步优选的，所述锌合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Figure BDA0002728057970000022
上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Ag和/或Nd、Mg(余量)，然后真空熔炼，得到预制镁合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制镁合金熔液升温并保温后，降温静置；
(3)将步骤(2)处理后的镁合金熔液浇注到模具内，冷却定型后得到镁合金。
优选的，步骤(1)中，所述Ag、Nd、Mg都是质量分数大于99.99％的金属。
优选的，步骤(1)中，真空熔炼过程中还加入Mn和/或Sn；进一步的，所述Mn、Sn都是质量分数大于99.99％的金属。
优选的，步骤(1)中，所述真空熔炼的温度为740-780℃。
优选的，步骤(1)中，还包括在真空熔炼过程中，通入惰性气体进行搅拌，所述搅拌的时间为40-80min；进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
优选的，步骤(2)中，所述升温的温度为780-820℃，保温的时间为40-80min。
升温后保温的作用是为了保证Ag、Nd、Mn、Sn和Mg元素能够在合金熔液中达到充分高温合金化反应。
优选的，步骤(2)中，所述降温的温度为720-740℃，静置的时间为60-90min。
降温后静置的作用是为了让合金熔液中的杂质沉淀，净化合金熔体，以及减少成分偏析，以便最终获得较高品质的镁合金铸锭。
优选的，步骤(2)中，还包括在将所述预制镁合金熔液升温前，向所述预制镁合金熔液表面通入惰性气体进行保护。
优选的，步骤(3)所述模具为不锈钢模具。
进一步优选的，所述镁合金熔液浇注到模具内，冷却定型的过程中，采用惰性气体进行保护，并控制不锈钢模具的温度为200-300℃。
更进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
优选的，步骤(3)中得到的镁合金是一种镁合金铸锭。
上述锌合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Ag和/或Nd、Zn(余量)，然后真空熔炼，得到预制锌合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制锌合金熔液升温并保温后，降温静置；
(3)将步骤(2)处理后的锌合金熔液浇注到模具内，冷却定型后得到锌合金。
优选的，步骤(1)中，所述Ag、Nd、Zn都是质量分数大于99.99％的金属。
优选的，步骤(1)中，真空熔炼过程中还加入Mn和/或Sn；进一步的，所述Mn、Sn都是质量分数大于99.99％的金属。
优选的，步骤(1)中，所述真空熔炼的温度为720-760℃。
优选的，步骤(1)中，还包括在真空熔炼过程中，通入惰性气体进行搅拌，所述搅拌的时间为40-80min；进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
优选的，步骤(2)中，所述升温的温度为760-800℃，保温的时间为40-80min。
升温后保温的作用是为了保证Ag、Nd、Mn、Sn和Zn元素能够在合金熔液中达到充分高温合金化反应。
优选的，步骤(2)中，所述降温的温度为700-720℃，静置的时间为60-90min。
降温后静置的作用是为了让合金熔液中的杂质沉淀，净化合金熔体，以及减少成分偏析，以便最终获得较高品质的锌合金铸锭。
优选的，步骤(2)中，还包括在将所述预制锌合金熔液升温前，向所述预制锌合金熔液表面通入惰性气体进行保护。
优选的，步骤(3)中，所述模具为不锈钢模具。
进一步优选的，所述锌合金熔液浇注到模具内，冷却定型的过程中，采用惰性气体进行保护，并控制不锈钢模具的温度为200-300℃。
更进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
优选的，步骤(3)中得到的锌合金是一种锌合金铸锭。
优选的，所述镁锌银合金，按照质量百分比计，包括以下组分：
Mg 40-60％
Zn 30-40％
Ag 10-20％。
上述镁锌银合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Mg、Zn、Ag，然后真空熔炼，得到预制镁锌银合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制镁锌银合金熔液升温并保温后，降温静置；
(3)将步骤(2)处理后的镁锌银合金熔液浇注到模具内，冷却定型后得到镁锌银合金。
优选的，步骤(1)中，所述Mg、Zn、Ag都是质量分数大于99.99％的金属。
优选的，步骤(1)中，所述真空熔炼的温度为720-740℃。
优选的，步骤(1)中，还包括在真空熔炼过程中，通入惰性气体进行搅拌，所述搅拌的时间为40-80min；进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
优选的，步骤(2)中，所述升温的温度为740-760℃，保温的时间为40-80min。
升温后保温的作用是为了保证Mg、Zn、Ag元素能够在合金熔液中达到充分高温合金化反应。
优选的，步骤(2)中，所述降温的温度为700-720℃，静置的时间为60-90min。
降温后静置的作用是为了让合金熔液中的杂质沉淀，净化合金熔体，以及减少成分偏析，以便最终获得较高品质的镁锌银合金铸锭。
优选的，步骤(2)中，还包括在将所述预制镁锌银合金熔液升温前，向所述预制镁锌银合金熔液表面通入惰性气体进行保护。
优选的，步骤(3)所述模具为不锈钢模具。
进一步优选的，所述镁锌银合金熔液浇注到模具内，冷却定型的过程中，采用惰性气体进行保护，并控制不锈钢模具的温度为200-300℃。
更进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
优选的，步骤(3)中得到的镁锌银合金是一种镁锌银合金铸锭。
优选的，步骤(3)制得镁锌银合金后，还包括的步骤为：将步骤(3)所得镁锌银合金铣削成金属细屑，然后将金属细屑和过程控制剂放入球磨机中，经过球磨后得到镁锌银合金粉末。
优选的，所述球磨机内为真空后通入惰性气体进行保护。
进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
优选的，所述镁锌银合金粉末的粒径为20-60μm。
优选的，所述球磨的转速为400-800r/min，球磨的时间为1-5h。
优选的，所述过程控制剂为无水乙醇。
本发明的第二方面提供了所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将上述制得的镁合金和锌合金的表面进行打磨、清洗和烘干，然后分别在镁合金和锌合金的表面涂覆镁锌银合金(镁锌银合金最后构成复合材料的中间合金层)，之后将涂覆镁锌银合金的镁合金和锌合金叠放在一起组成复合层合金原板，进行均质化处理，轧制，得到复合层合金轧制板，再进行退火处理，冷却，制备得到所述复合材料。
优选的，打磨后的镁合金和锌合金的表面粗糙度Ra≤12.5μm。
优选的，所述烘干是在真空炉内烘干。
优选的，所述均质化处理是在真空炉内进行均质化处理，其中均质化处理的温度为400-600℃，处理的时间为40-160min。
优选的，所述轧制是进行单道次轧制加工。
优选的，所述退火的温度为200-400℃，退火的时间为20-80min。
优选的，本发明所述复合材料的结构依次为镁合金层、中间合金层和锌合金层。即镁合金层与锌合金层之间有中间合金层，中间合金层的存在不仅有利于加强镁合金层和锌合金层的连接，改善复合材料的整体性能，而且有利于提高复合材料的抗菌功能，降低复合材料在人体内的降解速率。
一种设备，所述设备含有本发明所述的复合材料。
优选的，所述设备为医疗设备；进一步优选的，所述设备为器械；更优选的，所述器械为医疗器械。
进一步优选的，所述设备选自血管支架、神经导管、骨内螺钉、颅骨修补片、血管吻合钉、组织闭合夹中的任意一种。
Zn是人体必需的营养元素，不但可以增强人体的免疫功能，维持机体的生长和发育，并且还能进入内皮细胞，降低血管对动脉粥样硬化的易感性。锌合金作为可降解医用金属材料，具有和镁合金一样的生物安全性，而且Zn的自腐蚀电位远高于Mg，所以锌合金具有比镁合金更强的耐蚀性能，相关实验结果也验证其降解速率符合植入要求。
Ag在镁合金中不但具有较高的固溶强化作用，并且可以细化镁合金晶粒，大幅度提高镁合金的室温力学性能。Ag离子具有显著的长效抗菌功能，可以通过破坏和抑制细菌生物膜结构而使其窒息死亡，能够有效抑制细菌的繁殖代谢，并且不会伤害正常细胞与有益菌种，从而减少或避免组织发生细菌性炎症反应，具有良好的临床应用前景。
Nd的加入可使镁合金具有良好的时效析出强化和固溶强化的效果，这是由于Nd在镁合金中形成强化相Mg2Nd，该强化相可提高合金的强度和塑性。同时Nd的加入可大幅度提高镁合金基体的电极电位，减小基体与第二相的电偶腐蚀的电位差，从而显著提高镁合金的耐蚀性能。此外Nd属于轻稀土元素，具有较好的生物安全性。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述复合材料的中间合金层的存在不仅有利于加强镁合金层和锌合金层的连接，改善复合材料的整体性能，而且有利于提高复合材料的抗菌功能，降低复合材料在人体内的降解速率。
(2)本发明所述复合材料具有良好的生物相容性和力学性能，在医用植入材料领域具有重要的应用价值。
(3)本发明所述复合材料的降解速率低至0.22mm/year，降解模式为均匀降解。
(4)本发明所述复合材料具有长效抗菌功能，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白念珠菌、肺炎杆菌具有很好的杀灭效果，具有良好的临床应用前景。
(5)本发明所述复合材料的制备过程简单，成本低廉，便于批量生产。
附图说明
图1为实施例1中制得的复合材料示意图。
图2为实施例2中复合材料的制备方法示意图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1：复合材料的制备
本例提供了一种具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料，按照体积百分比计，包括镁合金层60％、中间合金层1％和锌合金层39％；中间合金层由镁锌银合金构成。
镁合金层由镁合金构成，镁合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Ag 4.0％
Nd 3.0％；
锌合金层由锌合金构成，锌合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Ag 4.0％
Nd 3.0％；
上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Ag、Nd、Mg(余量)，然后真空熔炼，真空熔炼的温度为740℃，真空熔炼过程中，通入氩气进行搅拌，搅拌的时间为40min，得到预制镁合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制镁合金熔液升温并保温后，降温静置，升温的温度为780℃，保温的时间为40min，降温的温度为720℃，静置的时间为60min；
(3)将步骤(2)处理后的镁合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型后得到镁合金，镁合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型的过程中采用氩气进行保护，并控制不锈钢模具的温度为200℃。
上述锌合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Ag、Nd、Zn(余量)，然后真空熔炼，真空熔炼的温度为720℃，真空熔炼过程中，通入氩气进行搅拌，搅拌的时间为40min，得到预制锌合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制锌合金熔液升温并保温后，降温静置，升温的温度为760℃，保温的时间为40min，降温的温度为700℃，静置的时间为60min；
(3)将步骤(2)处理后的锌合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型后得到锌合金，锌合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型的过程中采用氩气进行保护，并控制不锈钢模具的温度为200℃。
镁锌银合金，按照质量百分比计，包括以下组分：
Mg 40％
Zn 40％
Ag 20％。
上述镁锌银合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Mg、Zn、Ag，然后真空熔炼，真空熔炼的温度为730℃，真空熔炼过程中，通入氩气进行搅拌，搅拌的时间为50min，得到预制镁锌银合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制镁锌银合金熔液升温并保温后，降温静置，升温的温度为750℃，保温的时间为60min，降温的温度为700℃，静置的时间为60min；
(3)将步骤(2)处理后的镁锌银合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型后得到镁锌银合金，镁锌银合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型的过程中采用氩气进行保护，并控制不锈钢模具的温度为200℃，得到镁锌银合金；
(4)将步骤(3)所得镁锌银合金铣削成金属细屑，然后将金属细屑和无水乙醇放入球磨机中，球磨的转速为500r/min，球磨的时间为2h，经过球磨后得到镁锌银合金粉末，镁锌银合金粉末的粒径为40-50μm。
上述具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将上述制得的镁合金和锌合金的表面进行打磨，打磨后的镁合金和锌合金的表面粗糙度Ra≤12.5μm，清洗，真空炉内烘干，然后分别在镁合金和锌合金的表面涂覆镁锌银合金粉末(镁锌银合金粉末最后构成复合材料的中间合金层)，之后将涂覆镁锌银合金粉末的镁合金和锌合金叠放在一起组成复合层合金原板，进行均质化处理，均质化处理的温度为450℃，处理的时间为60min，进行单道次轧制加工，得到复合层合金轧制板，再进行退火处理，退火的温度为250℃，退火的时间为30min，冷却，制备得到复合材料。
图1为实施例1中制得的复合材料示意图，图1中的111表示镁合金层、222表示中间合金层、333表示锌合金层。
实施例2：复合材料的制备
本例提供了一种具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料，按照体积百分比计，包括镁合金层65％、中间合金层2％和锌合金层33％。
镁合金层由镁合金构成，镁合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Figure BDA0002728057970000091
锌合金层由锌合金构成，锌合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Figure BDA0002728057970000092
上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Ag、Nd、Mn、Sn、Mg(余量)，然后真空熔炼，真空熔炼的温度为760℃，真空熔炼过程中，通入氩气进行搅拌，所述搅拌的时间为50min，得到预制镁合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制镁合金熔液升温并保温后，降温静置，升温的温度为800℃，保温的时间为60min，降温的温度为720℃，静置的时间为80min；
(3)将步骤(2)处理后的镁合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型后得到镁合金，镁合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型的过程中采用氩气进行保护，并控制不锈钢模具的温度为240℃。
上述锌合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Ag、Nd、Mn、Sn、Zn(余量)，然后真空熔炼，真空熔炼的温度为740℃，真空熔炼过程中，通入氩气进行搅拌，搅拌的时间为50min，得到预制锌合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制锌合金熔液升温并保温后，降温静置，升温的温度为780℃，保温的时间为60min，降温的温度为700℃，静置的时间为80min；
(3)将步骤(2)处理后的锌合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型后得到锌合金，锌合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型的过程中采用氩气进行保护，并控制不锈钢模具的温度为240℃。
镁锌银合金，按照质量百分比计，包括以下组分：
Mg 50％
Zn 30％
Ag 20％。
上述镁锌银合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Mg、Zn、Ag，然后真空熔炼，真空熔炼的温度为740℃，真空熔炼过程中，通入氩气进行搅拌，搅拌的时间为55min，得到预制镁锌银合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制镁锌银合金熔液升温并保温后，降温静置，升温的温度为760℃，保温的时间为65min，降温的温度为705℃，静置的时间为60min；
(3)将步骤(2)处理后的镁锌银合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型后得到镁锌银合金，镁锌银合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型的过程中采用氩气进行保护，并控制不锈钢模具的温度为220℃，得到镁锌银合金；
(4)将步骤(3)所得镁锌银合金铣削成金属细屑，然后将金属细屑和无水乙醇放入球磨机中，球磨的转速为600r/min，球磨的时间为3h，经过球磨后得到镁锌银合金粉末，镁锌银合金粉末的粒径为35-45μm。
上述具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将上述制得的镁合金和锌合金的表面进行打磨，打磨后的镁合金和锌合金的表面粗糙度Ra≤12.5μm，清洗，真空炉内烘干，然后分别在镁合金和锌合金的表面涂覆镁锌银合金粉末(镁锌银合金粉末最后构成复合材料的中间合金层)，之后将涂覆镁锌银合金粉末的镁合金和锌合金叠放在一起组成复合层合金原板，进行均质化处理，均质化处理的温度为500℃，处理的时间为80min，进行单道次轧制加工，得到复合层合金轧制板，再进行退火处理，退火的温度为300℃，退火的时间为50min，冷却，制备得到复合材料。
图2为实施例2中复合材料的制备方法示意图，图2中的100为表面处理(打磨、清洗、烘干)后的镁合金，200为表面涂覆镁锌银合金粉末的镁合金，300为表面处理后的锌合金(打磨、清洗、烘干)，400为表面涂覆镁锌银合金粉末的锌合金，500为复合层合金原板，600为复合层合金轧制板(图2中的600复合层合金轧制板的上下两个圆圈表示轧制加工设备中的上下两个圆形轧辊，而且圆圈内的弧形箭头表示圆形轧辊的旋转方向)，700为退火处理后的复合材料。
实施例3：复合材料的制备
本例提供了一种具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料，按照体积百分比计，包括镁合金层72％、中间合金层3％和锌合金层25％。
镁合金层由镁合金构成，镁合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Ag 3.0％
Nd 3.0％
Mn 1.0％；
锌合金层由锌合金构成，锌合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Ag 3.0％
Nd 3.0％
Mn 1.0％；
上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Ag、Nd、Mn、Mg(余量)，然后真空熔炼，真空熔炼的温度为760℃，真空熔炼过程中，通入氩气进行搅拌，所述搅拌的时间为60min，得到预制镁合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制镁合金熔液升温并保温后，降温静置，升温的温度为780℃，保温的时间为60min，降温的温度为710℃，静置的时间为80min；
(3)将步骤(2)处理后的镁合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型后得到镁合金，镁合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型的过程中采用氩气进行保护，并控制不锈钢模具的温度为220℃。
上述锌合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Ag、Nd、Mn、Zn(余量)，然后真空熔炼，真空熔炼的温度为740℃，真空熔炼过程中，通入氩气进行搅拌，搅拌的时间为60min，得到预制锌合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制锌合金熔液升温并保温后，降温静置，升温的温度为780℃，保温的时间为60min，降温的温度为700℃，静置的时间为80min；
(3)将步骤(2)处理后的锌合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型后得到锌合金，锌合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型的过程中采用氩气进行保护，并控制不锈钢模具的温度为220℃。
镁锌银合金，按照质量百分比计，包括以下组分：
Mg 50％
Zn 40％
Ag 10％。
上述镁锌银合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Mg、Zn、Ag，然后真空熔炼，真空熔炼的温度为730℃，真空熔炼过程中，通入氩气进行搅拌，搅拌的时间为50min，得到预制镁锌银合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制镁锌银合金熔液升温并保温后，降温静置，升温的温度为760℃，保温的时间为50min，降温的温度为700℃，静置的时间为60min；
(3)将步骤(2)处理后的镁锌银合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型后得到镁锌银合金，镁锌银合金熔液浇注到不锈钢模具内，冷却定型的过程中采用氩气进行保护，并控制不锈钢模具的温度为240℃，得到镁锌银合金；
(4)将步骤(3)所得镁锌银合金铣削成金属细屑，然后将金属细屑和无水乙醇放入球磨机中，球磨的转速为700r/min，球磨的时间为4h，经过球磨后得到镁锌银合金粉末，镁锌银合金粉末的粒径为30-40μm。
上述具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将上述制得的镁合金和锌合金的表面进行打磨，打磨后的镁合金和锌合金的表面粗糙度Ra≤12.5μm，清洗，真空炉内烘干，然后分别在镁合金和锌合金的表面涂覆镁锌银合金粉末(镁锌银合金粉末最后构成复合材料的中间合金层)，之后将涂覆镁锌银合金粉末的镁合金和锌合金叠放在一起组成复合层合金原板，进行均质化处理，均质化处理的温度为480℃，处理的时间为90min，进行单道次轧制加工，得到复合层合金轧制板，再进行退火处理，退火的温度为280℃，退火的时间为40min，冷却，制备得到复合材料。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中的复合材料的镁合金层和锌合金层中不包括Ag，制备得到复合材料。
对比例2
与实施例2相比，对比例2中的复合材料的制备过程中不涂覆镁锌银合金粉末，制备得到的复合材料没有中间合金层。
对比例3
与实施例3相比，对比例3中的复合材料的镁合金层和锌合金层中不包括Ag，并且制备过程中不涂覆镁锌银合金粉末，制备得到的复合材料没有中间合金层。
产品效果测试
取实施例1-3和对比例1-3制得的复合材料采用相同的方法进行抗菌功能测试(抗菌功能测试按照标准SN/T 2399-2010进行)，测试结果如表1所示。
表1抗菌功能测试结果
Figure BDA0002728057970000141
从表1可以看出，本发明实施例1-3制得的复合材料对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白念珠菌和肺炎杆菌具有良好的杀灭效果，而对比例1-3制得的复合材料的杀菌效果相对较差。
取实施例1-3和对比例1-3制得的复合材料，采用相同的方法进行力学性能测试、降解速率测试和降解模式测试，测试结果如表2所示。
表2力学性能和降解速率测试结果
Figure BDA0002728057970000142
从表2可以看出，本发明实施例1-3制得的复合材料具有较高的抗拉强度、屈服强度，即具有良好的力学性能，且降解速率相对较低，并为均匀降解，更符合临床医学对植入器械的降解速率的要求。而对比例1-3制得的复合材料力学性能相对较差，且降解速率过高，并为局部降解。
综上所述，本发明实施例1-3制得的复合材料同时满足抗菌功能良好，力学性能良好和降解速率较低的优点，在医用植入材料领域具有重要的应用价值。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.具有抗菌功能、可降解、强韧性的复合材料，其特征在于，包括镁合金层、中间合金层和锌合金层；所述镁合金层和锌合金层中包括Ag；所述中间合金层由镁锌银合金构成；
所述镁合金层和锌合金层之间有所述中间合金层；
所述镁合金层由镁合金构成，所述镁合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Figure FDA0003533920450000011
所述锌合金层由锌合金构成，所述锌合金，按照质量百分比计，还包括以下组分：
Figure FDA0003533920450000012
所述镁锌银合金，按照质量百分比计，包括以下组分：
Mg 40-60％
Zn 30-40％
Ag 10-20％。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料，按照体积百分比计，所述镁合金层占比60-80％；所述锌合金层占比20-40％；所述中间合金层占比1-3％。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述镁锌银合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取Mg、Zn、Ag，然后真空熔炼，得到预制镁锌银合金熔液；
(2)将步骤(1)所得预制镁锌银合金熔液升温并保温后，降温静置；
(3)将步骤(2)处理后的镁锌银合金熔液浇注到模具内，冷却定型后得到镁锌银合金。
4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，步骤(3)制得镁锌银合金后，还包括的步骤为：将步骤(3)所得镁锌银合金铣削成金属细屑，然后将金属细屑和过程控制剂放入球磨机中，经过球磨后得到镁锌银合金粉末。
5.权利要求1-4中任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述镁合金和锌合金的表面进行打磨、清洗和烘干，然后分别在镁合金和锌合金的表面涂覆镁锌银合金，之后将涂覆镁锌银合金的镁合金和锌合金叠放在一起组成复合层合金原板，进行均质化处理，轧制，得到复合层合金轧制板，再进行退火处理，冷却，制备得到所述复合材料。
6.一种设备，其特征在于，所述设备含权利要求1-4中任一项所述的复合材料。
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