一种用于医疗器械的新型NiTiVAl形状记忆合金

摘要

一种用于医疗器械的新型NiTiVAl形状记忆合金，其特征在于：合金成分范围为：Ni：55.5％wt－55.8％wt，Ti：43.4％wt－44.0％wt，V：0.4％wt－0.6％wt，Al：0.1％wt－0.2％wt，合金相变点Af＝－15℃以下。将合金按要求配制后，经过一系列加工，可以拉制成Φ1.0mm－Φ1.16mm的丝材和轧制成0.6mm－0.72mm的板材。然后对加工后的形状记忆合金进行生物活性、生物相容性、超弹性测试，这时该合金具有较低的相变温度，同时具有良好的生物活性、生物相容性、超弹性和加工性能。

说明书

技术领域

本发明涉及形状记忆合金技术领域，特别涉及一种用于医疗器械的新型NiTiVAl形状记忆合金。

背景技术

NiTi形状记忆合金因为具有良好的生物相容性而被广泛的应用于生物医用工程领域。但是NiTi形状记忆合金应用在生物医用工程领域的一个主要特性----超弹性，与外界环境的平时保存和使用温度有很大的关系，这与形状记忆合金的相变温度有关。比如生物医疗器械(人体内牵引器)，平时保存时形状记忆合金收缩在塑料管内，应用时从塑料管内伸出，靠形状记忆合金本身的超弹性打开而应用。由于运输和平时保存时，形状记忆合金收缩在塑料管内，因此要求形状记忆合金的逆相变结束温度(Af)在—15℃以下，此时合金逆相变开始温度(As)在—45℃以下，这样无论是南方还是北方都可以保证形状记忆合金不变形，始终处于超弹性状态。如果用NiTi二元形状记忆合金制作该产品(要求合金逆相变结束温度(Af)在—15℃以下)，Ni的含量就要在56.6wt％以上，但此时由于Ni含量的增加而导致合金加工性能大大下降，已无法拉制成Φ1.6mm以下的丝材，更无法轧制成0.88mm以下的板材。所以当形状记忆合金的逆相变结束温度(Af)高于外界的环境温度时，就不会出现超弹性，于是形状记忆合金产品人体内牵引器将会发生塑性变形，无法保持原来的形状。如果这种状况长期下去，形状记忆合金产品人体内牵引器的形状将受到很大影响，到应该应用时，即使外界的环境温度高于形状记忆合金的Af时，靠形状记忆合金的超弹性已不能完全恢复到原来的形状。这一特性使NiTi二元形状记忆合金的应用受到限制。

本发明开发出加入V、Al的NiTiVAl形状记忆合金，作为一种双赢元素，V、Al的加入不仅对人体没有任何伤害，更重要的是它可以使NiTi形状记忆合金的相变温度显著下降(合金的逆相变结束温度(Af)降至—15℃以下)，同时该合金具有优良的生物活性、生物相容性、超弹性和加工性能，这为形状记忆合金在医疗器械的应用提供了广阔的天地。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于医疗器械的新型NiTiVAl形状记忆合金，其特征在于：合金成分范围为：Ni：55.5％wt—55.8％wt，Ti：43.4％wt—44.0％wt，V：0.4％wt—0.6％wt，Al：0.1％wt—0.2％wt，合金相变点Af＝—15℃以下。将合金按要求配制后，经过一系列加工，可以拉制成Φ1.0mm-Φ1.16mm的丝材和轧制成0.6mm—0.72mm的板材。然后对加工后的形状记忆合金进行生物活性、生物相容性、超弹性测试，这时该合金具有较低的相变温度，同时具有良好的生物活性、生物相容性、超弹性和加工性能。

上述合金成分可优选为：Ni：55.65％wt，Ti：43.7％wt，V：0.5％wt，Al：0.15％wt，合金的相变点Af＝—20℃。这时该合金具有较低的相变温度，同时具有优良的生物活性、生物相容性、超弹性和加工性能。

附图说明

图1 成分为Ni：55.5％wt，Ti：44.0％wt，V：0.4％wt，Al：0.1％wt的形状记忆合金拉伸力—变形量曲线

图2 成分为Ni：55.65％wt，Ti：43.7％wt，V：0.5％wt，Al：0.15％wt的形状记忆合金拉伸力—变形量曲线

图3 成分为Ni：55.8％wt，Ti：43.4％wt，V：0.6％wt，Al：0.2％wt的形状记忆合金拉伸力—变形量曲线

由图1、图2和图3可以看出，NiTiVAl形状记忆合金具有优良的超弹性能。

具体实施方式

实施例1

将合金按以下成分配制：Ni：55.5％wt，Ti：44.0％wt，V：0.4％wt，Al：0.1％wt，合金的相变点Af＝—16℃。经过—系列加工后，可以拉制成Φ1.0mm的丝材和轧制成0.6mm的板材。然后对加工后的形状记忆合金进行生物活性、生物相容性、超弹性测试。此时合金具有较低的相变温度，同时具有良好的生物活性、生物相容性、超弹性和加工性能，见表1、表2、图1、图2和图3。

实施例2

将合金按以下成分配制：Ni：55.65％wt，Ti：43.7％wt，V：0.5％wt，Al：0.15％wt，合金的相变点Af＝—20℃。经过一系列加工后，可以拉制成Φ1.0mm的丝材和轧制成0.6mm的板材。然后对加工后的形状记忆合金进行生物活性、生物相容性、超弹性测试。此时合金具有较低的相变温度，同时具有优良的生物活性、生物相容性、超弹性和加工性能，见表1、表2、图1、图2和图3。

实施例3

将合金按以下成分配制：Ni：55.8％wt，Ti：43.4％wt，V：0.6％wt，Al：0.2％wt，合金的相变点Af＝—25℃。经过一系列加工后，可以拉制成Φ1.16mm的丝材和轧制成0.72mm的板材。然后对加工后的形状记忆合金进行生物活性、生物相容性、超弹性测试。此时合金具有较低的相变温度，同时具有良好的生物活性、生物相容性和超弹性，加工性能稍差只能拉制成Φ1.16mm的丝材和轧制成0.72mm的板材，见表1、表2、图1、图2和图3。

表1 不同成分NiTiVAl形状记忆合金有关项目比较

 

项目相变温度Af丝材板材实施例1—16℃可拉制成Φ1.0mm的丝材可轧制成0.6mm的板材实施例2—20℃可拉制成Φ1.0mm的丝材可轧制成0.6mm的板材实施例3—25℃可拉制成Φ1.16mm的丝材可轧制成0.72mm的板材

表2 不同成分NiTiVAl形状记忆合金生物活性和生物相容性比较

 

项目生物活性说明生物相容性说明实施例1在模拟体液中浸泡十四天后，NiTiVAl形状记忆合金表面生成的羟基磷灰石达到7％以上     羟基磷灰石达到7％以上，表明该合金的生物活性优良凝血时间值O.D≥0.08凝血时间值O.D≥0.05，表明该合金的生物相容性优良实施例2在模拟体液中浸泡十四天后，NiTiVAl形状记忆合金表面生成的羟基磷灰石达到7％以上同上凝血时间值O.D≥0.08同上实施例3在模拟体液中浸泡十四天后，NiTiVAl形状记忆合金表面生成的羟基磷灰石达到7％以上同上凝血时间值O.D≥0.08同上