Biodegradowalne stopy na bazie Mg

Biodegradowalne stopy na bazie Mg

Stopami magnezu wykorzystywanymi w produkcji implantów są stopy: Mg-Al-Zn, Mg-Y-Nd, Mg-Zn, Mg-Al-Mn, Mg-Al, Mg-Gd, Mg-Sn, Mg-Zn-Ca. Jednak ze względu na bardzo niekorzystny wpływ niektórych z tych pierwiastków, np. Al i Sn, które powodują uszkodzenie układu nerwowego, poszukuje się stopów z ograniczoną zawartością szkodliwych elementów lub takich, które w ogóle ich nie zawierają. Jednym z głównych dodatków stopowych do Mg jest Al, które poprawia odporność korozyjną, zwiększa własności mechaniczne oraz polepsza lejność tych stopów. Jednak ze względu na szkodliwość Al stosuje się stopy z niewielką jego zawartością. Jako przykład można podać stop AZ31 (skład chemiczny stopu: 2,4-3,6% Al, 0,5-1,5% Zn, 0,15% Mn). Stop ten cechują granica plastyczności na poziomie 200 MPa i granica wytrzymałości na poziomie 255 MPa.

Jest również bardzo plastyczny, wydłużenie wynosi 12%. Bardzo istotne jest to, że stop ten wykazuje moduł Younga, który wynosi 40 GPa, a jest to wartość bardzo zbliżona do wartości modułu Younga kości ludzkiej (wartość modułu Younga dla kości wynosi 10-30 GPa). Cynk jest drugim bardzo ważnym dodatkiem stopowym do stopów magnezu. Cynk poprawia własności mechaniczne stopów magnezu i zwiększa lejność tych stopów. Jednak ze względu na bardzo małą rozpuszczalność Zn w Mg przy większej zawartości Zn (powyżej 1% wg.) tworzą się fazy międzymetaliczne, które przyspieszają procesy korozji. Metale ziem rzadkich (ang. Rare Earth Metals – REM) również poprawiają własności mechaniczne i odporność korozyjną oraz zwiększają odporność na pełzanie stopów magnezu.

Stopem magnezu z dodatkiem Zn i RE przeznaczonym na implanty jest np. stop ZE41. Stop ten zawiera Zn w ilości 3,5-5% i RE w ilości 0,75-1,75%. Jest to stop o gorszych własności...