CN113444943A - 一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金，按重量百分比由以下组分组成：Ag 0.1‑0.5％，Sr 3.5‑5％，La 2‑6％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量。本发明还公开了一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，具体按照以下实施：称量规定质量的原材料，通过熔炼制备镁合金锭材；对镁合金锭材进行固溶处理将固溶处理后的镁合金锭材通过往复挤压和正挤压工艺制备镁合金材料。具有利于骨细胞增殖、抑制肿瘤增殖、良好的抗菌性的特点。

Description

一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金及制备方法
技术领域
本发明属于生物医药、镁合金技术领域，涉及一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金，还涉及上述一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法。
背景技术
生物医用材料因其在现代医学领域的许多重要应用而引起了越来越多的学者的兴趣，材料属性从生物惰性向生物活性和生物功能化(抗菌、抗增生、抗肿瘤)方向发展，医用金属作为植入材料，在骨科、齿科和心血管疾病治疗等领域均得到了广泛的应用。早在二十世纪六七十年代以钛合金、不锈钢为主的金属材料和以氧化铝、氧化锆为主的陶瓷材料就已经作为医用材料正式进入临床并应用于人体。然而生物惰性是这类生物医用材料的共同特性，镁及镁合金与传统金属材料或陶瓷材料相比，具有较高的力学强度和断裂韧性，因此适合于承重应用，且镁及镁合金在人体中可自然降解，并且拥有与人体骨骼相近的弹性模量，在众多材料中脱颖而出，成为潜力非凡的可降解金属骨移植材料，近年来成了生物医用材料领域的研究热点，被认定为极具前途的可生物降解植入材料。
中国专利《一种骨诱导抗菌镁合金及其制备方法与应用》(申请号：201910666812.2，公开号：CN 110373587 A，公开日：2019.10.25)公开了一种骨诱导抗菌镁合金及其制备方法与应用。然而，该方法通过熔炼方式制备镁合金铸锭，不能保证优异的组织和力学性能，并且只检测了其在生物体内的相关数据，并未测试其力学性能。中国专利《生物体内可控降解Mg-Ag-Zn-Mn抑菌镁合金植入材料及其制备》(申请号：201310687355.8，公开号：CN 103614601 A，公开日：2014.03.05)公开了一种可用于植入器械的并具有原位抑菌功能的高强度可控降解的生物医用镁合金及其制备方法。然而其虽拥有良好的生物相容性，但其强度相对较低。
因此，迫切需要开发一种具有抗菌、骨细胞增殖及抑肿瘤增殖功能化，并兼具优异力学性能的镁合金材料，赋予镁合金更多的生物功能。在镁合金中添加具有相应功能的合金元素，可制备功能化镁合金。本发明在镁基体中添加Ag元素有利于抗菌、Sr元素有利于骨细胞增殖、La元素有利于抑肿瘤增殖，使其既达到生物功能化需求，兼具优异力学性能，又可能起到预防和治疗血管疾病作用，同时也为生物医用镁合金的功能化应用奠定一定的基础。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金，具有利于骨细胞增殖、抑制肿瘤增殖、良好的抗菌性的特点。
本发明的第二目的是提供一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金，按重量百分比由以下组分组成：Ag 0.1-0.5％，Sr 3.5-5％，La 2-6％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量。
本发明的特点还在于：
镁采用质量分数不小于99.99％的商用纯镁锭；Ag采用质量分数不小于99.99％的商用纯银颗粒；Sr采用Mg-25％Sr中间合金铸锭；La采用Mg-30％La中间合金铸锭。
一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，去除原材料表面氧化皮和杂质：
准备原材料：质量分数不小于99.99％的商用纯镁锭和纯银颗粒、Mg-25％Sr中间合金铸锭、Mg-30％La中间合金铸锭，使用砂轮和砂纸，打磨纯镁锭和中间合金铸锭原材料表面氧化皮和杂质，得到纯净的原材料块体；
步骤2，称量：
按照重量百分比：Ag 0.1-0.5％，Sr 3.5-5％，La 2-6％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量，称量制备上述镁合金的原材料，其中纯镁锭上机加工一个孔，其大小依据银锭颗粒的大小决定，要求将纯银颗粒置入纯镁锭上的孔中，并能保证用一块纯镁锭加工的片盖住该孔为宜，以免纯银颗粒掉落；
步骤3，熔炼浇铸：
将称量好的原材料按照纯镁锭、Mg-25％Sr中间合金锭和Mg-30％La中间合金锭以及内置纯银颗粒的纯镁锭的顺序，依次将原材料放入真空熔炼炉的坩埚中，并在气氛保护下加热至750℃并保温10min，然后采用氩气搅拌10min再静置10min，待合金液的温度降至710℃时，将合金液浇注到水冷金属模具中，得到Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭；
步骤4，固溶处理：
将Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭包裹在石墨中，在500℃保温4h固溶处理，使合金元素固溶于基体组织中；
步骤5，往复挤压：
挤压前除去Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭表面油污和氧化皮，挤压装置安装好后先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，进行4道次往复挤压；
步骤6，正挤压：
挤压前除去往复挤压后的镁合金坯料表面油污和氧化皮，将往复挤压后的坯料装入正挤压装置的挤压桶中，并先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，直接正挤压成合金棒材或型材。
步骤2中采用物理方法将纯银颗粒包裹在纯镁铸锭中。
步骤3中保护气氛为氩气。
步骤6中正挤压过程挤压比为10:1～30:1。
步骤6中正挤压过程中，挤出速度为0.5～5m/min。
本发明的有益效果是：本发明一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金，具有利于骨细胞增殖、抑制肿瘤增殖、良好的抗菌性的特点。本发明一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，操作简便，通过常规凝固制备镁合金铸锭，保证合金纯净度；通过固溶处理使得尽可能多的合金元素最大限度的固溶到镁基体组织中去；通过往复挤压以及正挤压工艺以细化和均匀合金组织，从而获得符合力学性能指标的抗菌、骨细胞增殖及抑肿瘤增殖功能化的生物医用Mg-Ag-Sr-La镁合金棒材或型材。
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。
本发明一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金，按重量百分比由以下组分组成：Ag 0.1-0.5％，Sr 3.5-5％，La 2-6％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量。镁采用质量分数不小于99.99％的商用纯镁锭；Ag采用质量分数不小于99.99％的商用纯银颗粒；Sr采用Mg-25％Sr中间合金铸锭；La采用Mg-30％La中间合金铸锭。
本发明一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，去除原材料表面氧化皮和杂质：
准备原材料：质量分数不小于99.99％的商用纯镁锭和纯银颗粒、Mg-25％Sr中间合金铸锭、Mg-30％La中间合金铸锭，使用砂轮和砂纸，打磨纯镁锭和中间合金铸锭原材料表面氧化皮和杂质，得到纯净的原材料块体；
步骤2，称量：
按照重量百分比：Ag 0.1-0.5％，Sr 3.5-5％，La 2-6％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量，称量制备上述镁合金的原材料，其中纯镁锭上机加工一个孔，其大小依据银锭颗粒的大小决定，要求将纯银颗粒置入纯镁锭上的孔中，并能保证用一块纯镁锭加工的片盖住该孔为宜，以免纯银颗粒掉落；步骤2中采用物理方法将纯银颗粒包裹在纯镁锭中。
步骤3，熔炼浇铸：
将称量好的原材料按照纯镁锭、Mg-25％Sr中间合金锭和Mg-30％La中间合金锭以及内置纯银颗粒的纯镁锭的顺序，依次将原材料放入真空熔炼炉的坩埚中，并在气氛保护下加热至750℃并保温10min，然后采用氩气搅拌10min再静置10min，待合金液的温度降至710℃时，将合金液浇注到水冷金属模具中，得到Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭；步骤3中保护气氛为氩气。
步骤4，固溶处理：
将Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭包裹在石墨中，以防铸锭表面氧化，在500℃保温4h固溶处理，使合金元素固溶于基体组织中；
步骤5，往复挤压：
挤压前除去Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭表面油污和氧化皮，挤压装置安装好后先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，进行4道次往复挤压；
步骤6，正挤压：
挤压前除去往复挤压后的镁合金坯料表面油污和氧化皮，将往复挤压后的坯料装入正挤压装置的挤压桶中，并先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，直接正挤压成合金棒材或型材。步骤6中正挤压过程挤压比为10:1～30:1。步骤6中正挤压过程中，挤出速度为0.5～5m/min。
实施例1
步骤1，去除原材料表面氧化皮和杂质：使用砂轮和砂纸，打磨原材料表面氧化皮和杂质，得到纯净的原材料块体；
步骤2，称量：按照重量百分比：Ag 0.1％，Sr 3.5％，La 2％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量。精准称量制备上述镁合金的原材料，其中纯镁锭上机加工一个孔，其大小依据纯银颗粒的大小决定，要求将纯银颗粒置入纯镁锭上的孔中，并能保证用一块纯镁锭机加工的片盖住该孔为宜，以免纯银颗粒掉落；
步骤3，熔炼浇铸：将称量好的原材料按照纯镁锭、Mg-25％Sr中间合金锭和Mg-30％La中间合金锭以及内置纯银颗粒的纯镁锭的顺序，依次将原材料放入真空熔炼炉的坩埚中，并在气氛保护下加热至750℃并保温10min，然后采用氩气搅拌10min再静置10min，待合金液的温度降至710℃时，将合金液浇注到水冷金属模具中，得到Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭；
步骤4，固溶处理：将Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭包裹在石墨中，以防铸锭表面氧化，在500℃保温4h固溶处理，使合金元素固溶于基体组织中；
步骤5，往复挤压：挤压前除去Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭表面油污和氧化皮，挤压装置安装好后先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，进行4道次往复挤压，以细化和均匀组织；
步骤6，正挤压：挤压前除去往复挤压镁合金坯料表面油污和氧化皮，将往复挤压后的坯料装入正挤压装置的挤压桶中，并先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，直接正挤压成合金棒材或型材，挤压比为10:1，棒材挤出速度为0.5m/min。
本实施例得到的挤压态Mg-0.1Ag-3.5Sr-2La合金拉伸力学性能达到了UTS＝317.78MPa，YTS＝310.61MPa，Elongation＝5.72％。硬度值为88.9HV10。
实施例2
步骤1，去除原材料表面氧化皮和杂质：使用砂轮和砂纸，打磨原材料表面氧化皮和杂质，得到纯净的原材料块体；
步骤2，称量：按照重量百分比：Ag 0.2％，Sr 4％，La 6％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量。精准称量制备上述镁合金的原材料，其中纯镁锭上机加工一个孔，其大小依据银锭颗粒的大小决定，要求将纯银颗粒置入纯镁锭上的孔中，并能保证用一块纯镁锭机加工的片盖住该孔为宜，以免纯银颗粒掉落；
步骤3，熔炼浇铸：将称量好的原材料按照纯镁锭、Mg-25％Sr中间合金锭和Mg-30％La中间合金锭以及内置纯银颗粒的纯镁锭的顺序，依次将原材料放入真空熔炼炉的坩埚中，并在气氛保护下加热至750℃并保温10min，然后采用氩气搅拌10min再静置10min，待合金液的温度降至710℃时，将合金液浇注到水冷金属模具中，得到Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭；
步骤4，固溶处理：将Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭包裹在石墨中，以防铸锭表面氧化，在500℃保温4h固溶处理，使合金元素固溶于基体组织中；
步骤5，往复挤压：挤压前除去Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭表面油污和氧化皮，挤压装置安装好后先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，进行4道次往复挤压，以细化和均匀组织；
步骤6，正挤压：挤压前除去往复挤压镁合金坯料表面油污和氧化皮，将往复挤压后的坯料装入正挤压装置的挤压桶中，并先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，直接正挤压成合金棒材或型材，挤压比为15:1，棒材挤出速度为1.5m/min。
本实施例得到的挤压态Mg-0.2Ag-4Sr-6La合金拉伸力学性能达到了UTS＝344.47MPa，YTS＝340.45MPa，Elongation＝6.28％。硬度值为106.7HV10。
实施例3
步骤1，去除原材料表面氧化皮和杂质：使用砂轮和砂纸，打磨原材料表面氧化皮和杂质，得到纯净的原材料块体；
步骤2，称量：按照重量百分比：Ag 0.3％，Sr 4.5％，La 4％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量。精准称量制备上述镁合金的原材料，其中纯镁锭上机加工一个打孔，其大小依据银锭颗粒的大小决定，要求将纯银颗粒置入纯镁锭上的孔中，并能保证用一块纯镁锭机加工的片盖住该孔为宜，以免纯银颗粒掉落；
步骤3，熔炼浇铸：将称量好的原材料按照纯镁锭、Mg-25％Sr中间合金锭和Mg-30％La中间合金锭以及内置纯银颗粒的纯镁锭的顺序，依次将原材料放入真空熔炼炉的坩埚中，并在气氛保护下加热至750℃并保温10min，然后采用氩气搅拌10min再静置10min，待合金液的温度降至710℃时，将合金液浇注到水冷金属模具中，得到Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭；
步骤4，固溶处理：将Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭包裹在石墨中，以防铸锭表面氧化，在500℃保温4h固溶处理，使合金元素固溶于基体组织中；
步骤5，往复挤压：挤压前除去Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭表面油污和氧化皮，挤压装置安装好后先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，进行4道次往复挤压，以细化和均匀组织；
步骤6，正挤压：挤压前除去往复挤压镁合金坯料表面油污和氧化皮，将往复挤压后的坯料装入正挤压装置的挤压桶中，并先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，直接正挤压成合金棒材或型材，挤压比为20:1，棒材挤出速度为2.5m/min。
本实施例得到的挤压态Mg-0.3Ag-4.5Sr-4La合金拉伸力学性能达到了UTS＝317.36MPa，YTS＝267.54MPa，Elongation＝7.56％。硬度值为92.3HV10。
实施例4
步骤1，去除原材料表面氧化皮和杂质：使用砂轮和砂纸，打磨原材料表面氧化皮和杂质，得到纯净的原材料块体；
步骤2，称量：按照重量百分比：Ag 0.4％，Sr 5％，La 6％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量。精准称量制备上述镁合金的原材料，其中纯镁锭上机加工一个孔，其大小依据银锭颗粒的大小决定，要求将纯银颗粒置入纯镁锭上的孔中，并能保证用一块纯镁锭机加工的片盖住该孔为宜，以免纯银颗粒掉落；
步骤3，熔炼浇铸：将称量好的原材料按照纯镁锭、Mg-25％Sr中间合金锭和Mg-30％La中间合金锭以及内置纯银颗粒的纯镁锭的顺序，依次将原材料放入真空熔炼炉的坩埚中，并在气氛保护下加热至750℃并保温10min，然后采用氩气搅拌10min再静置10min，待合金液的温度降至710℃时，将合金液浇注到水冷金属模具中，得到Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭；
步骤4，固溶处理：将Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭包裹在石墨中，以防铸锭表面氧化，在500℃保温4h固溶处理，使合金元素固溶于基体组织中；
步骤5，往复挤压：挤压前除去Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭表面油污和氧化皮，挤压装置安装好后先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，进行4道次往复挤压，以细化和均匀组织；
步骤6，正挤压：挤压前除去往复挤压镁合金坯料表面油污和氧化皮，将往复挤压后的坯料装入正挤压装置的挤压桶中，并先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，直接正挤压成合金棒材或型材，挤压比为25:1，棒材挤出速度为4m/min。
本实施例得到的挤压态Mg-0.4Ag-5Sr-6La合金拉伸力学性能达到了UTS＝284.42MPa，YTS＝226.02MPa，Elongation＝6.81％。硬度值为64.8HV10。
实施例5
步骤1，去除原材料表面氧化皮和杂质：使用砂轮和砂纸，打磨原材料表面氧化皮和杂质，得到纯净的原材料块体；
步骤2，称量：按照重量百分比：Ag 0.5％，Sr 5％，La 2％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量。精准称量制备上述镁合金的原材料，其中纯镁锭上机加工一个孔，其大小依据银颗粒的大小决定，要求将纯银颗粒置入纯镁锭上的孔中，并能保证用一块纯镁锭机加工的片盖住该孔为宜，以免纯银颗粒掉落；
步骤3，熔炼浇铸：将称量好的原材料按照纯镁锭、Mg-25％Sr中间合金锭和Mg-30％La中间合金锭以及内置纯银颗粒的纯镁锭的顺序，依次将原材料放入真空熔炼炉的坩埚中，并在气氛保护下加热至750℃并保温10min，然后采用氩气搅拌10min再静置10min，待合金液的温度降至710℃时，将合金液浇注到水冷金属模具中，得到Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭；
步骤4，固溶处理：将Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭包裹在石墨中，以防铸锭表面氧化，在500℃保温4h固溶处理，使合金元素固溶于基体组织中；
步骤5，往复挤压：挤压前除去Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭表面油污和氧化皮，挤压装置安装好后先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，进行4道次往复挤压，以细化和均匀组织；
步骤6，正挤压：挤压前除去往复挤压镁合金坯料表面油污和氧化皮，将往复挤压后的坯料装入正挤压装置的挤压桶中，并先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，直接正挤压成合金棒材或型材，挤压比为30:1，棒材挤出速度为5m/min。
本实施例得到的挤压态Mg-0.5Ag-5Sr-2La合金拉伸力学性能达到了UTS＝301.62MPa，YTS＝271.83MPa，Elongation＝6.17％。硬度值为83.0HV10。
本发明一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金，具有利于骨细胞增殖、抑制肿瘤增殖、良好的抗菌性的特点。本发明一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，操作简便，通过常规凝固制备镁合金铸锭，保证合金纯净度；通过固溶处理使得尽可能多的合金元素最大限度的固溶到镁基体组织中去；通过往复挤压以及正挤压工艺以细化和均匀合金组织，从而获得符合力学性能指标的抗菌、骨细胞增殖及抑肿瘤增殖功能化的生物医用Mg-Ag-Sr-La镁合金棒材或型材。

Claims (7)

1.一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：Ag 0.1-0.5％，Sr 3.5-5％，La 2-6％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金，其特征在于，所述镁采用质量分数不小于99.99％的商用纯镁锭；Ag采用质量分数不小于99.99％的商用纯银颗粒；Sr采用Mg-25％Sr中间合金铸锭；La采用Mg-30％La中间合金铸锭。
3.一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，去除原材料表面氧化皮和杂质：
准备原材料：质量分数不小于99.99％的商用纯镁铸锭和纯银颗粒、Mg-25％Sr中间合金铸锭、Mg-30％La中间合金铸锭，使用砂轮和砂纸，打磨纯镁锭和中间合金铸锭原材料表面氧化皮和杂质，得到纯净的原材料块体；
步骤2，称量：
按照重量百分比：Ag 0.1-0.5％，Sr 3.5-5％，La 2-6％，不可避免的杂质元素<0.01％，镁余量，称量制备上述镁合金的原材料，其中纯镁锭上机加工一个孔，其大小依据银锭颗粒的大小决定，要求将纯银颗粒置入纯镁锭上的孔中，并能保证用一块纯镁锭加工的片盖住该孔；
步骤3，熔炼浇铸：
将称量好的原材料按照纯镁锭、Mg-25％Sr中间合金锭和Mg-30％La中间合金锭以及内置纯银颗粒的纯镁锭的顺序，依次将原材料放入真空熔炼炉的坩埚中，并在气氛保护下加热至750℃并保温10min，然后采用氩气搅拌10min再静置10min，待合金液的温度降至710℃时，将合金液浇注到水冷金属模具中，得到Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭；
步骤4，固溶处理：
将Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭包裹在石墨中，在500℃保温4h固溶处理，使合金元素固溶于基体组织中；
步骤5，往复挤压：
挤压前除去Mg-Ag-Sr-La镁合金铸锭表面油污和氧化皮，挤压装置安装好后先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，进行4道次往复挤压；
步骤6，正挤压：
挤压前除去合金表面油污和氧化皮，将往复挤压后的坯料装入正挤压装置的挤压桶中，并先施加5MPa的压力预压紧，待温度升高至330℃，直接正挤压成合金棒材或型材。
4.根据权利要求3所述的一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2中采用物理方法将纯银颗粒包裹在纯镁铸锭中。
5.根据权利要求3所述的一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤3中保护气氛为氩气。
6.根据权利要求3所述的一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤6中正挤压过程挤压比为10:1～30:1。
7.根据权利要求3所述的一种具有抗菌、骨细胞增殖功能的镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤6中正挤压过程中，挤出速度为0.5～5m/min。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114366271A (zh) * 2021-11-22 2022-04-19 奚廷斐 一种适用于生物镁合金的接骨螺钉及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102580143A (zh) * 2012-02-17 2012-07-18 浙江海圣医疗器械有限公司 医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体及其制备方法
JP2012143811A (ja) * 2010-12-24 2012-08-02 Sumitomo Electric Ind Ltd マグネシウム合金材
CN107190191A (zh) * 2017-06-05 2017-09-22 东莞宜安科技股份有限公司 一种生物医用镁合金及其制备方法
CN107557633A (zh) * 2017-08-10 2018-01-09 北京航空航天大学 一种微合金化医用可降解镁合金及其制备方法
CN110373587A (zh) * 2019-07-23 2019-10-25 广东省医疗器械研究所 一种骨诱导抗菌镁合金及其制备方法与应用
CN111286656A (zh) * 2020-04-03 2020-06-16 吉林大学 一种多元少量可降解抗菌镁合金及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012143811A (ja) * 2010-12-24 2012-08-02 Sumitomo Electric Ind Ltd マグネシウム合金材
CN102580143A (zh) * 2012-02-17 2012-07-18 浙江海圣医疗器械有限公司 医用可降解吸收Mg-Sr系镁合金植入体及其制备方法
CN107190191A (zh) * 2017-06-05 2017-09-22 东莞宜安科技股份有限公司 一种生物医用镁合金及其制备方法
CN107557633A (zh) * 2017-08-10 2018-01-09 北京航空航天大学 一种微合金化医用可降解镁合金及其制备方法
CN110373587A (zh) * 2019-07-23 2019-10-25 广东省医疗器械研究所 一种骨诱导抗菌镁合金及其制备方法与应用
CN111286656A (zh) * 2020-04-03 2020-06-16 吉林大学 一种多元少量可降解抗菌镁合金及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114366271A (zh) * 2021-11-22 2022-04-19 奚廷斐 一种适用于生物镁合金的接骨螺钉及其制备方法

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