阅读说明：本技术 一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金及其制备方法 (Degradable biomedical Zn-Al-Mg-Nd zinc alloy and preparation method thereof ) 是由 刘洋 王兴 朱戴博 李筱萱 华倩 邓晶晶 庄玉春 胡西艳 赵志雅 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金及其制备方法,它涉及一种可降解生物医用合金及其制备方法。本发明的目的是要解决现有生物医用Zn合金塑性变形能力较差,成材率低和传统金属熔炼铸造方法易产生气孔、缩松、成分偏析,导致变形能力差的问题。方法：一、真空熔炼；二、喷射沉积制坯；三、热挤压；四、热处理；五、酸洗与抛光；六、拉拔定尺；七、磨光；八、裁剪包装,得到可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金。本发明采用合适的合金元素及配比,提高Zn合金塑性变形能力,获得更优性能生物医用锌基合金。本发明可获得一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金。(A degradable biomedical Zn-Al-Mg-Nd zinc alloy and a preparation method thereof relate to a degradable biomedical alloy and a preparation method thereof. The invention aims to solve the problems that the existing biomedical Zn alloy has poor plastic deformation capability and low yield and the deformation capability is poor due to easy generation of pores, shrinkage porosity and component segregation in the traditional metal smelting and casting method. The method comprises the following steps: firstly, vacuum smelting; secondly, spraying, depositing and blank making; thirdly, hot extrusion; fourthly, heat treatment; fifthly, acid washing and polishing; sixthly, drawing and sizing; seventhly, polishing; eighthly, cutting and packaging to obtain the degradable biomedical Zn-Al-Mg-Nd zinc alloy. The invention adopts proper alloy elements and proportion to improve the plastic deformation capacity of the Zn alloy and obtain the biomedical zinc-based alloy with better performance. The invention can obtain the degradable biomedical Zn-Al-Mg-Nd zinc alloy.)

一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可降解生物医用合金及其制备方法。

背景技术

生物Zn合金作为一种新型生物可降解医用金属材料具有远大的发展前景。2015年，Patrick K.Bowen等将纯锌丝植入SD大鼠腹部的主动脉腔中，植入时间长达6.5个月，结果表明金属Zn具有良好的生物相容性，具有制备生物医用可降解血管支架的巨大潜力。与现在已投入临床使用的各种金属植入材料相比，Zn合金主要有以下优点：(1)Zn的标准电极电位(-0.76V)介于Mg(-2.73V)和Fe(-0.44V)之间，其腐蚀降解速率介于二者之间，能够有效克服铁基合金和镁基合金腐蚀降解速率缺陷。(2)Zn是人体必需的微量元素，在核酸代谢、神经递质、蛋白质合成以及基因表达等方面起着重要的催化或构建作用，具有抗动脉粥样硬化功能，能够抗恶性细胞增殖，防止支架植入手术后的再狭窄。(3)Zn具有较低的熔点(420℃)与Mg相比，它在熔融态时反应活性比较低，制备成本低，机械性能更好。然而，由于纯锌的力学性能较差，不能满足目前临床需要。因此，加入合金化元素，改善锌的力学性能，对于促进锌合金在生物医学领域的应用至关重要。

目前，常见生物医用Zn-Mg、Zn-Al管等一般通过金属熔炼-加工-热处理的方法制备，其主要存在的问题是：采用传统金属熔炼铸造方法，易产生气孔、缩松、成分偏析等缺陷，这些缺陷都影响其后续的变形能力。同时，由于锌属于密排六方晶体结构，在室温下只有3个独立的滑移系，本身塑性变形能力较差，因此熔炼制备得到的锌合金铸锭的塑性变形能力较差，不得不多道次反复挤压与中间退火来制备管材，降低了成材率，使得能耗较高。为解决以上问题，改进熔炼制备方法制备晶粒细小、均匀的铸锭，可缩短该材料加工工艺流程，提高生产效率。

发明内容

本发明的目的是要解决现有生物医用Zn合金塑性变形能力较差，成材率低和传统金属熔炼铸造方法易产生气孔、缩松、成分偏析，导致变形能力差的问题，而提供一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金及其制备方法。

一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金按照元素质量分数由Al：1％～4％、Mg：0.1％～1％、Nd：0.05％～2％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn制备而成。

一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法是按以下步骤完成的：

一、真空熔炼：

①、称料：

按照元素质量分数Al：1％～4％、Mg：0.1％～1％、Nd：0.05％～2％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn称取纯Zn锭、Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭；

②、将石墨坩埚在温度为190℃～210℃下预热20min～40min，熔炼前使用氩气清洗石墨坩埚的炉膛；

③、将石墨坩埚加热至410℃～430℃，再抽真空至3×10^-3Pa，将称取的纯Zn锭放入石墨坩埚中，再将石墨坩埚加热至温度为450℃～470℃，再在温度为450℃～470℃下保温30min；

④、将称取的Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭加入到温度为450℃～470℃的石墨坩埚中，再将石墨坩埚的温度加热至810℃～830℃，再在温度为810℃～830℃下保温50min～70min，得到金属熔体；

⑤、在搅拌速度为50r/min下搅拌金属熔液10min，得到合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体；

⑥、向石墨坩埚中通入0.5个大气压的氩气作为保护气体；

二、喷射沉积制坯：

①、使喷射沉积装置的沉积室处于10²Pa的真空低压环境中，向沉积室中循环通入0.1Pa～0.5Pa氩气；

②、使合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体通过喷射沉积装置的雾化装置，以金属液滴形式喷射至转速为10r/min～300r/min且带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘上；

③、使带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘在转速为10r/min～300r/min下匀速转动，得到直径为12mm～20mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭；

三、热挤压：

将直径为12mm～20mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭加热至250℃～350℃，再在挤压比为40～70、挤压温度为250℃～350℃和挤压速率为0.5m/min～2m/min的条件下进行热挤压，得到直径为3mm～5mm，壁厚为0.5mm～0.8mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

四、热处理：

将直径为3mm～5mm，壁厚为0.5mm～0.8mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管置于氩气气氛中，在温度为150℃～300℃下热处理1h～4h，得到热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

五、酸洗与抛光：

首先将热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入酸洗液中进行酸洗5min～30min，然后取出后依次使用去离子水和无水乙醇分别超声清洗5min～10min，最后放入管式抛光机中抛光，得到去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

六、拉拔定尺：

将去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入联合拉拔机冷拔，得到直径为1.5mm～3.5mm、壁厚为0.2mm～0.3mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

七、磨光：

对直径为1.5mm～3.5mm、壁厚为0.2mm～0.3mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管进行磨光加工，得到表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

八、裁剪包装：

将表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管通过校直切断机裁剪成所需长度，得到可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金，即完成一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法。

本发明的原理及优点：

一、本发明提出一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金按照元素质量分数由Al：1％～4％、Mg：0.1％～1％、Nd：0.05％～2％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn，Al的添加可以改善合金的铸造性能，增加合金的流动性，细化晶粒，引起固溶强化，提高机械性能，Mg元素的引入能够很大程度上提高锌基合金的机械性能，且Zn-Mg二元合金具有优良的生物相容性，适量的稀土元素Nd对人体无毒，且具有抗癌作用，能够有效细化晶粒，提高力学性能及耐蚀性，因此Zn-Al-Mg-Nd合金管是一种非常有潜力的血管支架材料，其具备较好的强度，较佳的耐蚀性以及生物相容性；

二、本发明采用合适的合金元素及配比，通过添加Al、Mg、Nd等元素改善Zn合金微观组织结构，提高Zn合金塑性变形能力，并可通过控制添加元素的含量调控其腐蚀速率，获得更优性能生物医用锌基合金；

三、本发明改进了合金的制备方法，提高了冷却速度，减少了传统铸造工艺带来的合金偏析等缺陷，提高Zn合金的塑韧性，同时提高了材料成材率；

四、本发明采用喷射沉积制备锭坯，较之传统金属铸造方法，能够减少传统铸造工艺带来的合金偏析等问题，获得晶粒细小、组织均匀、近各向同性的锭坯，并由此，使得在后续挤压变形过程中，采用大挤压比成为可能，减少了挤压变形次数，提高了合金材料加工硬化效果，可得到晶粒细小、组织均匀的管材，提高生产效率，节省制备成本与损耗；

五、本发明通过改善铸锭质量，可提高后续挤压变形的挤压比，缩短制备流程，提高了生产效率；

六、本发明制备的可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的拉拔强度为320MPa～385MPa，屈服强度为273MPa～350MPa，延伸率为22％～32％，腐蚀速率(Hank’s溶液)为0.00010g·cm^-2·d^-1～0.00022g·cm^-2·d^-1。

本发明可获得一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金。

附图说明

图1为实施例一步骤二中所述的喷射沉积装置示意图，图中1为石墨坩埚，2为雾化装置，3为沉积室，4为基底圆盘，5为水冷装置，6为排气口；

图2为实施例一所述的可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金按照元素质量分数由Al：1％～4％、Mg：0.1％～1％、Nd：0.05％～2％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn制备而成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金按照元素质量分数由Al：1％～2％、Mg：0.1％～0.5％、Nd：0.05％～0.15％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn制备而成。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金按照元素质量分数由Al：2％～4％、Mg：0.5％～1％、Nd：0.15％～0.5％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn制备而成。其它步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金按照元素质量分数由Al：4％、Mg：0.5％、Nd：0.05％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn制备而成。其它步骤与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式是一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、真空熔炼：

①、称料：

按照元素质量分数Al：1％～4％、Mg：0.1％～1％、Nd：0.05％～2％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn称取纯Zn锭、Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭；

②、将石墨坩埚在温度为190℃～210℃下预热20min～40min，熔炼前使用氩气清洗石墨坩埚的炉膛；

③、将石墨坩埚加热至410℃～430℃，再抽真空至3×10^-3Pa，将称取的纯Zn锭放入石墨坩埚中，再将石墨坩埚加热至温度为450℃～470℃，再在温度为450℃～470℃下保温30min；

④、将称取的Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭加入到温度为450℃～470℃的石墨坩埚中，再将石墨坩埚的温度加热至810℃～830℃，再在温度为810℃～830℃下保温50min～70min，得到金属熔体；

⑤、在搅拌速度为50r/min下搅拌金属熔液10min，得到合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体；

⑥、向石墨坩埚中通入0.5个大气压的氩气作为保护气体；

二、喷射沉积制坯：

①、使喷射沉积装置的沉积室处于10²Pa的真空低压环境中，向沉积室中循环通入0.1Pa～0.5Pa氩气；

②、使合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体通过喷射沉积装置的雾化装置，以金属液滴形式喷射至转速为10r/min～300r/min且带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘上；

③、使带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘在转速为10r/min～300r/min下匀速转动，得到直径为12mm～20mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭；

三、热挤压：

将直径为12mm～20mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭加热至250℃～350℃，再在挤压比为40～70、挤压温度为250℃～350℃和挤压速率为0.5m/min～2m/min的条件下进行热挤压，得到直径为3mm～5mm，壁厚为0.5mm～0.8mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

四、热处理：

将直径为3mm～5mm，壁厚为0.5mm～0.8mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管置于氩气气氛中，在温度为150℃～300℃下热处理1h～4h，得到热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

五、酸洗与抛光：

首先将热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入酸洗液中进行酸洗5min～30min，然后取出后依次使用去离子水和无水乙醇分别超声清洗5min～10min，最后放入管式抛光机中抛光，得到去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

六、拉拔定尺：

将去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入联合拉拔机冷拔，得到直径为1.5mm～3.5mm、壁厚为0.2mm～0.3mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

七、磨光：

对直径为1.5mm～3.5mm、壁厚为0.2mm～0.3mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管进行磨光加工，得到表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

八、裁剪包装：

将表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管通过校直切断机裁剪成所需长度，得到可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金，即完成一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法。

本实施方式的原理及优点：

一、本实施方式提出一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金按照元素质量分数由Al：1％～4％、Mg：0.1％～1％、Nd：0.05％～2％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn，Al的添加可以改善合金的铸造性能，增加合金的流动性，细化晶粒，引起固溶强化，提高机械性能，Mg元素的引入能够很大程度上提高锌基合金的机械性能，且Zn-Mg二元合金具有优良的生物相容性，适量的稀土元素Nd对人体无毒，且具有抗癌作用，能够有效细化晶粒，提高力学性能及耐蚀性，因此Zn-Al-Mg-Nd合金管是一种非常有潜力的血管支架材料，其具备较好的强度，较佳的耐蚀性以及生物相容性；

二、本实施方式采用合适的合金元素及配比，通过添加Al、Mg、Nd等元素改善Zn合金微观组织结构，提高Zn合金塑性变形能力，并可通过控制添加元素的含量调控其腐蚀速率，获得更优性能生物医用锌基合金；

三、本实施方式改进了合金的制备方法，提高了冷却速度，减少了传统铸造工艺带来的合金偏析等缺陷，提高Zn合金的塑韧性，同时提高了材料成材率；

四、本实施方式采用喷射沉积制备锭坯，较之传统金属铸造方法，能够减少传统铸造工艺带来的合金偏析等问题，获得晶粒细小、组织均匀、近各向同性的锭坯，并由此，使得在后续挤压变形过程中，采用大挤压比成为可能，减少了挤压变形次数，提高了合金材料加工硬化效果，可得到晶粒细小、组织均匀的管材，提高生产效率，节省制备成本与损耗；

五、本实施方式通过改善铸锭质量，可提高后续挤压变形的挤压比，缩短制备流程，提高了生产效率；

六、本实施方式制备的可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的拉拔强度为320MPa～385MPa，屈服强度为273MPa～350MPa，延伸率为22％～32％，腐蚀速率(Hank’s溶液)为0.00010g·cm^-2·d^-1～0.00022g·cm^-2·d^-1。

本实施方式可获得一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤一③中将石墨坩埚加热至420℃～425℃，再抽真空至3×10^-3Pa，将称取的纯Zn锭放入石墨坩埚中，再将石墨坩埚加热至温度为460℃～465℃，再在温度为460℃～465℃下保温30min。其它步骤与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五至六之一不同点是：步骤一④中将称取的Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭加入到温度为460℃～465℃的石墨坩埚中，再将石墨坩埚的温度加热至820℃～825℃，再在温度为820℃～825℃下保温60min～65min，得到金属熔体。其它步骤与具体实施方式五至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同点是：步骤三中将直径为12mm～20mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭加热至280℃～320℃，再在挤压比为40～70、挤压温度为280℃～320℃和挤压速率为0.6m/min～1.2m/min的条件下进行热挤压，得到直径为3.5mm～4mm，壁厚为0.5mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管。其它步骤与具体实施方式五至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五至八之一不同点是：步骤四中将直径为3mm～5mm，壁厚为0.5mm～0.8mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管置于氩气气氛中，在温度为200℃～230℃下热处理2h～3h，得到热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管。其它步骤与具体实施方式五至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式五至九之一不同点是：步骤五中所述的酸洗液为质量分数为80％的磷酸、氟化氢铵和去离子水的混合液；所述的酸洗液中质量分数为80％的磷酸的浓度为70mL/L～90mL/L，氟化氢铵的浓度为40g/L～60g/L。其它步骤与具体实施方式五至九相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、真空熔炼：

①、称料：

按照元素质量分数Al：2％、Mg：0.5％、Nd：0.15％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn称取纯Zn锭、Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭；

②、将石墨坩埚在温度为200℃下预热30min，熔炼前使用氩气清洗石墨坩埚的炉膛；

③、将石墨坩埚加热至420℃，再抽真空至3×10^-3Pa，将称取的纯Zn锭放入石墨坩埚中，再将石墨坩埚加热至温度为460℃，再在温度为460℃下保温30min；

④、将称取的Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭加入到温度为460℃的石墨坩埚中，再将石墨坩埚的温度加热至820℃，再在温度为820℃下保温60min，得到金属熔体；

⑤、在搅拌速度为50r/min下搅拌金属熔液10min，得到合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体；

⑥、向石墨坩埚中通入0.5个大气压的氩气作为保护气体；

二、喷射沉积制坯：

①、使喷射沉积装置的沉积室处于10²Pa的真空低压环境中，向沉积室中循环通入0.1Pa的氩气；

②、使合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体通过喷射沉积装置的雾化装置，以金属液滴形式喷射至转速为200r/min且带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘上；

③、使带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘在转速为200r/min下匀速转动，得到直径为18mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭；

三、热挤压：

将直径为18mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭加热至280℃，再在挤压比为54、挤压温度为280℃和挤压速率为0.6m/min的条件下进行热挤压，得到直径为3.5mm，壁厚为0.5mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

四、热处理：

将直径为3.5mm，壁厚为0.5mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管置于氩气气氛中，在温度为200℃下热处理2h，得到热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

五、酸洗与抛光：

首先将热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入酸洗液中进行酸洗20min，然后取出后依次使用去离子水和无水乙醇分别超声清洗10min，最后放入管式抛光机中抛光，得到去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

步骤五中所述的酸洗液为质量分数为80％的磷酸、氟化氢铵和去离子水的混合液；所述的酸洗液中质量分数为80％的磷酸的浓度为80mL/L，氟化氢铵的浓度为50g/L；

六、拉拔定尺：

将去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入联合拉拔机冷拔，得到直径为1.5mm、壁厚为0.25mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

七、磨光：

对直径为1.5mm、壁厚为0.25mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管进行磨光加工，得到表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

八、裁剪包装：

将表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管通过校直切断机裁剪成所需长度，得到可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金，即完成一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法。

表1为实施例一制备的可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的室温力学性能(沿管材轴向取样)测试结果。

表1

图1为实施例一步骤二中所述的喷射沉积装置示意图，图中1为石墨坩埚，2为雾化装置，3为沉积室，4为基底圆盘，5为水冷装置，6为排气口；

图2为实施例一所述的可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备流程图。

实施例二：一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、真空熔炼：

①、称料：

按照元素质量分数Al：4％、Mg：0.5％、Nd：0.15％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn称取纯Zn锭、Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭；

②、将石墨坩埚在温度为200℃下预热30min，熔炼前使用氩气清洗石墨坩埚的炉膛；

③、将石墨坩埚加热至420℃，再抽真空至3×10^-3Pa，将称取的纯Zn锭放入石墨坩埚中，再将石墨坩埚加热至温度为460℃，再在温度为460℃下保温30min；

④、将称取的Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭加入到温度为460℃的石墨坩埚中，再将石墨坩埚的温度加热至820℃，再在温度为820℃下保温60min，得到金属熔体；

⑤、在搅拌速度为50r/min下搅拌金属熔液10min，得到合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体；

⑥、向石墨坩埚中通入0.5个大气压的氩气作为保护气体；

二、喷射沉积制坯：

①、使喷射沉积装置的沉积室处于10²Pa的真空低压环境中，向沉积室中循环通入0.1Pa氩气；

②、使合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体通过喷射沉积装置的雾化装置，以金属液滴形式喷射至转速为200r/min且带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘上；

③、使带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘在转速为180r/min下匀速转动，得到直径为18mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭；

三、热挤压：

将直径为18mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭加热至320℃，再在挤压比为54、挤压温度为320℃和挤压速率为1.2m/min的条件下进行热挤压，得到直径为3.5mm，壁厚为0.5mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

四、热处理：

将直径为3.5mm，壁厚为0.5mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管置于氩气气氛中，在温度为230℃下热处理2h，得到热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

五、酸洗与抛光：

首先将热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入酸洗液中进行酸洗20min，然后取出后依次使用去离子水和无水乙醇分别超声清洗10min，最后放入管式抛光机中抛光，得到去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

步骤五中所述的酸洗液为质量分数为80％的磷酸、氟化氢铵和去离子水的混合液；所述的酸洗液中质量分数为80％的磷酸的浓度为80mL/L，氟化氢铵的浓度为50g/L；

六、拉拔定尺：

将去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入联合拉拔机冷拔，得到直径为1.5mm、壁厚为0.25mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

七、磨光：

对直径为1.5mm、壁厚为0.25mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管进行磨光加工，得到表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

八、裁剪包装：

将表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管通过校直切断机裁剪成所需长度，得到可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金，即完成一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法。

表2为实施例二制备的可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的室温力学性能(沿管材轴向取样)测试结果。

表2

实施例三：一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、真空熔炼：

①、称料：

按照元素质量分数Al：4％、Mg：0.5％、Nd：0.05％、杂质元素之和≤0.43％和余量Zn称取纯Zn锭、Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭；

②、将石墨坩埚在温度为200℃下预热30min，熔炼前使用氩气清洗石墨坩埚的炉膛；

③、将石墨坩埚加热至420℃，再抽真空至3×10^-3Pa，将称取的纯Zn锭放入石墨坩埚中，再将石墨坩埚加热至温度为460℃，再在温度为460℃下保温30min；

④、将称取的Mg-Nd中间合金、Al-Mg中间合金和纯Mg锭加入到温度为460℃的石墨坩埚中，再将石墨坩埚的温度加热至820℃，再在温度为820℃下保温60min，得到金属熔体；

⑤、在搅拌速度为50r/min下搅拌金属熔液10min，得到合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体；

⑥、向石墨坩埚中通入0.5个大气压的氩气作为保护气体；

二、喷射沉积制坯：

①、使喷射沉积装置的沉积室处于10²Pa的真空低压环境中，向沉积室中循环通入0.1Pa氩气；

②、使合金成分均匀分布的Zn-Al-Mg-Nd合金熔体通过喷射沉积装置的雾化装置，以金属液滴形式喷射至转速为150r/min且带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘上；

③、使带水冷的喷射沉积装置的基底圆盘在转速为150r/min下匀速转动，得到直径为18mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭；

三、热挤压：

将直径为18mm的Zn-Al-Mg-Nd合金圆铸锭加热至320℃，再在挤压比为54、挤压温度为320℃和挤压速率为1.5m/min的条件下进行热挤压，得到直径为3.5mm，壁厚为0.5mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

四、热处理：

将直径为3.5mm，壁厚为0.5mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管置于氩气气氛中，在温度为210℃下热处理2h，得到热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

五、酸洗与抛光：

首先将热处理后的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入酸洗液中进行酸洗20min，然后取出后依次使用去离子水和无水乙醇分别超声清洗10min，最后放入管式抛光机中抛光，得到去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

步骤五中所述的酸洗液为质量分数为80％的磷酸、氟化氢铵和去离子水的混合液；所述的酸洗液中质量分数为80％的磷酸的浓度为80mL/L，氟化氢铵的浓度为50g/L；

六、拉拔定尺：

将去除表面氧化层的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管放入联合拉拔机冷拔，得到直径为1.5mm、壁厚为0.25mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

七、磨光：

对直径为1.5mm、壁厚为0.25mm的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管进行磨光加工，得到表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管；

八、裁剪包装：

将表面光滑的Zn-Al-Mg-Nd合金毛细管通过校直切断机裁剪成所需长度，得到可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金，即完成一种可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的制备方法。

表3为实施例三制备的可降解生物医用Zn-Al-Mg-Nd锌合金的室温力学性能(沿管材轴向取样)测试结果。

表3