医用铁基非晶材料的制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210510877.6	申请日：	2012.12.04
公开号：	CN102936705A	公开日：	2013.02.20
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C22C 45/02申请日:20121204\|\|\|公开
IPC分类号：	C22C45/02; C22C1/03; B22D11/06; A61L27/04	主分类号：	C22C45/02
申请人：	河北工业大学
发明人：	秦春玲; 赵维民; 王志峰; 周君; 范生磊
地址：	300401 天津市北辰区西平道5304号河北工业大学
优先权：
专利代理机构：	天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙) 12210	代理人：	胡安朋
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内容摘要

本发明医用铁基非晶材料的制备方法，涉及以铁作主要成分的非晶态合金，步骤是：依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒、硅粒、硼粒和铌块，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；将所有原料放置于真空电弧炉中，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，得到Fe-Si-B-Nb合金铸锭；然后在真空甩带机中将将熔化的Fe-Si-B-Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，作为医用铁基非晶材料。本发明克服了现有钛合金作为生物材料的制备工艺操作复杂，质量不易控制，且原材料价格昂贵，成本较高的缺点。

权利要求书

权利要求书医用铁基非晶材料的制备方法，其特征在于步骤是：
第一步，配备原料
依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒、硅粒、硼粒和铌块，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；
第二步，熔炼制备Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭
将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从30A逐步加大到180A～250A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为38～42秒，随炉冷却，得到Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭，该Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B；
第三步，制备Fe‑Si‑B‑Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用
将第二步中制得的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭加热到1400～1600℃熔化，在真空度为6.0×10‑4Pa～8.0×10‑4Pa、甩带速度为39m/s～45m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe‑Si‑B‑Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为100～300cm，宽度为1～2mm，厚度为25～35µm，作为医用铁基非晶材料备用。

说明书

说明书医用铁基非晶材料的制备方法
技术领域
本发明的技术方案涉及以铁作主要成分的非晶态合金，具体地说是医用铁基非晶材料的制备方法。
背景技术
近年来，随着临床上医用金属材料应用范围的扩大，这类材料的一些缺点逐渐显现出来，主要在生物相容性、完全无毒性和材料成本较高方面都存在一定的缺陷。因此研发新型的具有优异生物活性、完全无毒性和价格低廉的医用金属材料具有重大的研究意义和宽广的应用前景。
现有技术中，医用金属材料大多是钛合金。CN101560685公开了“一种钛合金表面制备生物活性涂层的方法”，采用在钛合金表面用微弧氧化和碱热处理的工序制备生物活性涂层，然后在模拟体液中浸泡才能生成羟基磷灰石。CN102068717A披露的“一种生物活性复合材料的制备方法”，采用粉末冶金烧结、微弧氧化处理和在高压釜中做二次氧化处理的方法，制得具有较强的生物活性的复合材料。钛合金作为生物材料的制备工艺操作复杂，质量不易控制，且原材料价格昂贵，成本较高。
铁元素在地壳当中的含量丰富，是最常用的金属元素之一。铁不仅具有优异的力学性能，而且对人体完全无毒，是人体必需的元素之一。铁基非晶材料还具有优异的生物活性，且制备工艺简便，因而在医用金属材料方面具有很好的发展前景。
然而，现有技术还没有医用铁基非晶材料。CN101492794公开了“铁基非晶态合金材料及其用途”，该材料的组成以原子比表示满足下式：Fe100‑a‑b‑c‑d‑eNiaCrbPcTdDe，该材料被用于喷涂、制备磁粉芯、吸波材料、磁敏元件和力敏元件。CN101509106公开了“一种铁基非晶态合金材料及其制备方法”，包括如下重量份的化学成分：Fe：91.0‑93.5；Si：5.2‑6.6；B：2.5‑3.3；Cr：0.05‑0.25；Cu：0.010‑0.030；C：0.05‑0.20，主要用于制备变压器的铁芯。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供医用铁基非晶材料的制备方法，克服了现有钛合金作为生物材料的制备工艺操作复杂，质量不易控制，且原材料价格昂贵，成本较高的缺点。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：医用铁基非晶材料的制备方法，步骤是：
第一步，配备原料
依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒、硅粒、硼粒和铌块，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；
第二步，熔炼制备Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭
将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从30A逐步加大到180A～250A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为38～42秒，随炉冷却，得到Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭，该Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B的合金；
第三步，制备Fe‑Si‑B‑Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用
将第二步中制得的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭加热到1400～1600℃熔化，在真空度为6.0×10‑4Pa～8.0×10‑4Pa、甩带速度为39m/s～45m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe‑Si‑B‑Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为100～300cm，宽度为1～2mm，厚度为25～35μm，作为医用铁基非晶材料备用。
上述医用铁基非晶材料的制备方法，所用的原料均通过商购获得，所用设备均为本技术领域的技术人员所熟知的现有装置，所用的工艺为本技术领域的技术人员所能掌握的。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的突出的实质性特点是：试验证明，铁基非晶材料不需要经过任何的加工处理，在生体溶液中经过短暂的浸泡就会生成一层羟基磷灰石层。铁基非晶材料在人体内可以自然形成一层羟基磷灰石层，羟基磷灰石（HA）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成，具有极好地生物相容性。高达50%的骨骼都是由均匀成分的无机羟基磷灰石构成，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量在96%以上。羟基磷灰石层可以促进骨骼快速的生长恢复，因此铁基非晶材料在医学领域可以作为骨骼替代和修复材料。与现有技术相比，本发明的显著进步是：铁基非晶生物材料与钛合金、镍合金生物金属材料相比，制备工艺简单，不用对材料进行表面处理，与体液接触就可自发生成一层羟基磷灰石膜；铁基非晶生物材料与钛合金、镍合金生物金属植入材料相比，安全性更高，因为Fe元素是人体的必需元素，本发明铁基非晶合金中的组成元素都是对人体无毒性的成分；铁基非晶生物材料与钛合金、镍合金生物金属植入材料相比，本发明铁基非晶合金的原料易得且价格便宜，制备过程简便，生产成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡24小时后的扫描电镜照片。
图2是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡24小时后的能谱分析图。
图3是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡72小时后的扫描电镜照片。
图4是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡72小时后的能谱分析图。
图5是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡120小时后的扫描电镜照片。
图6是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡120小时后的能谱分析图。
具体实施方式
实施例1
第一步，配备原料
依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒6.081g、硼粒0.235g、硅粒0.408g和铌块0.275g，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；
第二步，熔炼制备Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭
将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，作为除氧材料，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从30A逐步加大到180A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为38秒，随炉冷却，得到Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭，该Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B的合金；
第三步，制备Fe‑Si‑B‑Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用
将第二步中制得的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭加热到1400℃熔化，在真空度为6.0×10‑4Pa、甩带速度为39m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe‑Si‑B‑Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为100cm，宽度为2mm，厚度为35μm，作为医用铁基非晶材料备用。
第四步，生物相容性试验
模拟体液的配制方法是：在溶剂水中按顺序依次加入KCl 0.40g/L、NaCl 8.00g/L、NaHCO30.35g/L、MgSO4·7H2O 0.20g/L、CaCl2·2H2O 0.19g/L、KH2PO40.06g、Na2HPO4·12H2O0.09g/L和C6H12O6·12H2O 1.00g/L配制成所需量的溶液。将第三步中制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带置入上述模拟体液中浸泡，浸泡24小时以后，如图1的扫描电镜照片所示，在Fe基非晶材料的表面开始形成羟基磷灰石，羟基磷灰石在试样表面的覆盖率为9.57%；从图2的能谱分析图中计算，所得羟基磷灰石的Ca/P原子比为1.41，在其正常比值范围(1.33～1.67)内。羟基磷灰石在短期内的自发生成说明本实施例所制备的医用铁基非晶材料具有优异的生物相容性。
实施例2
第一步，配备原料
依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒6.081g、硼粒0.235g、硅粒0.408g和铌块0.275g，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；
第二步，熔炼制备Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭
将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，作为除氧材料，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从30A逐步加大到215A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为40秒，随炉冷却，得到Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭，该Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B的合金；
第三步，制备Fe‑Si‑B‑Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用
将第二步中制得的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭加热到1500℃熔化，在真空度为7.0×10‑4Pa、甩带速度为42m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe‑Si‑B‑Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为200cm，宽度为1.5mm，厚度为30μm，作为医用铁基非晶材料备用。
第四步，生物相容性试验
模拟体液的配制方法是：在溶剂水中按顺序依次加入KCl 0.40g/L、NaCl 8.00g/L、NaHCO30.35g/L、MgSO4·7H2O 0.20g/L、CaCl2·2H2O 0.19g/L、KH2PO40.06g、Na2HPO4·12H2O0.09g/L和C6H12O6·12H2O 1.00g/L配制成所需量的溶液。将第三步中制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带置入上述模拟体液中浸泡，浸泡72小时以后，如图3的扫描电镜照片所示，在Fe基非晶材料的表面形成大量羟基磷灰石，羟基磷灰石在试样表面的覆盖率达到40.96%；从图4的能谱分析图中计算，所得羟基磷灰石的Ca/P原子比为1.55，在其正常比值范围(1.33～1.67)内。羟基磷灰石在短期内的自发大量生成说明本实施例所制备的医用铁基非晶材料具有优异的生物相容性。
实施例3
第一步，配备原料
依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒6.081g、硼粒0.235g、硅粒0.408g和铌块0.275g，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；
第二步，熔炼制备Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭
将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，作为除氧材料，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从30A逐步加大到250A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为42秒，随炉冷却，得到Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭，该Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B的合金；
第三步，制备Fe‑Si‑B‑Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用
将第二步中制得的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe‑Si‑B‑Nb合金铸锭加热到1600℃熔化，在真空度为8.0×10‑4Pa、甩带速度为45m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe‑Si‑B‑Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为300cm，宽度为1mm，厚度为25μm，作为医用铁基非晶材料备用。
第四步，生物相容性试验
模拟体液的配制方法是：在溶剂水中按顺序依次加入KCl 0.40g/L、NaCl 8.00g/L、NaHCO3 0.35g/L、MgSO4·7H2O 0.20g/L、CaCl2·2H2O 0.19g/L、KH2PO40.06g、Na2HPO4·12H2O0.09g/L和C6H12O6·12H2O 1.00g/L配制成所需量的溶液。将第三步中制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带置入上述模拟体液中浸泡，浸泡120小时以后，如图5的扫描电镜照片所示，在Fe基非晶材料的表面密布着羟基磷灰石，羟基磷灰石在试样表面的覆盖率达到71.83%；从图6的能谱分析图中计算，所得羟基磷灰石的Ca/P原子比为1.61，在其正常比值范围(1.33～1.67)内。羟基磷灰石在短期内的自发大量生成说明本实施例所制备的医用铁基非晶材料具有优异的生物相容性。
上述实施例中所用的原料均通过商购获得，所用设备均为本技术领域的技术人员所熟知的现有装置，所用的工艺为本技术领域的技术人员所能掌握的。

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1、(10)申请公布号 CN 102936705 A(43)申请公布日 2013.02.20CN102936705A*CN102936705A*(21)申请号 201210510877.6(22)申请日 2012.12.04C22C 45/02(2006.01)C22C 1/03(2006.01)B22D 11/06(2006.01)A61L 27/04(2006.01)(71)申请人河北工业大学地址 300401 天津市北辰区西平道5304号河北工业大学(72)发明人秦春玲赵维民王志峰周君范生磊(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙) 12210代理人胡安朋(54) 发明。

2、名称医用铁基非晶材料的制备方法(57) 摘要本发明医用铁基非晶材料的制备方法，涉及以铁作主要成分的非晶态合金，步骤是：依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒、硅粒、硼粒和铌块，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；将所有原料放置于真空电弧炉中，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，得到Fe-Si-B-Nb合金铸锭；然后在真空甩带机中将将熔化的Fe-Si-B-Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，作为医用铁基非晶材料。本发明克服了现有钛合金作为生物材料的制备工艺操作复杂，质量不易控制，且原材料价格昂贵，成本较。

3、高的缺点。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书5页附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 5 页附图 3 页1/1页21.医用铁基非晶材料的制备方法，其特征在于步骤是：第一步，配备原料依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒、硅粒、硼粒和铌块，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；第二步，熔炼制备Fe-Si-B-Nb合金铸锭将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从30A。

4、逐步加大到180A250A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为3842秒，随炉冷却，得到Fe-Si-B-Nb合金铸锭，该Fe-Si-B-Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B；第三步，制备Fe-Si-B-Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用将第二步中制得的Fe-Si-B-Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe-Si-B-Nb合金铸锭加热到14001600熔化，在真空度为6.010-4Pa8.01。

5、0-4Pa、甩带速度为39m/s45m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe-Si-B-Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为100300cm，宽度为12mm，厚度为2535m，作为医用铁基非晶材料备用。权利要求书CN 102936705 A1/5页3医用铁基非晶材料的制备方法技术领域0001 本发明的技术方案涉及以铁作主要成分的非晶态合金，具体地说是医用铁基非晶材料的制备方法。背景技术0002 近年来，随着临床上医用金属材料应用范围的扩大，这类材料的一些缺点逐渐显现出来，主要在生物相容性、。

6、完全无毒性和材料成本较高方面都存在一定的缺陷。因此研发新型的具有优异生物活性、完全无毒性和价格低廉的医用金属材料具有重大的研究意义和宽广的应用前景。0003 现有技术中，医用金属材料大多是钛合金。CN101560685公开了“一种钛合金表面制备生物活性涂层的方法”，采用在钛合金表面用微弧氧化和碱热处理的工序制备生物活性涂层，然后在模拟体液中浸泡才能生成羟基磷灰石。CN102068717A披露的“一种生物活性复合材料的制备方法”，采用粉末冶金烧结、微弧氧化处理和在高压釜中做二次氧化处理的方法，制得具有较强的生物活性的复合材料。钛合金作为生物材料的制备工艺操作复杂，质量不易控制，且原材料价格昂贵，。

7、成本较高。0004 铁元素在地壳当中的含量丰富，是最常用的金属元素之一。铁不仅具有优异的力学性能，而且对人体完全无毒，是人体必需的元素之一。铁基非晶材料还具有优异的生物活性，且制备工艺简便，因而在医用金属材料方面具有很好的发展前景。0005 然而，现有技术还没有医用铁基非晶材料。CN101492794公开了“铁基非晶态合金材料及其用途”，该材料的组成以原子比表示满足下式：Fe100-a-b-c-d-eNiaCrbPcTdDe，该材料被用于喷涂、制备磁粉芯、吸波材料、磁敏元件和力敏元件。CN101509106公开了“一种铁基非晶态合金材料及其制备方法”，包括如下重量份的化学成分：Fe：91.0-。

8、93.5；Si：5.2-6.6；B：2.5-3.3；Cr：0.05-0.25；Cu：0.010-0.030；C：0.05-0.20，主要用于制备变压器的铁芯。发明内容0006 本发明所要解决的技术问题是：提供医用铁基非晶材料的制备方法，克服了现有钛合金作为生物材料的制备工艺操作复杂，质量不易控制，且原材料价格昂贵，成本较高的缺点。0007 本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：医用铁基非晶材料的制备方法，步骤是：0008 第一步，配备原料0009 依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒、硅粒、硼粒和铌块，所有原料纯度的质量百分。

9、比为99.99%；0010 第二步，熔炼制备Fe-Si-B-Nb合金铸锭0011 将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从30A逐步加大说明书CN 102936705 A2/5页4到180A250A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为3842秒，随炉冷却，得到Fe-Si-B-Nb合金铸锭，该Fe-Si-B-Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B的合金；0012 第三步，制备Fe-Si-B-Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用0013 将。

10、第二步中制得的Fe-Si-B-Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe-Si-B-Nb合金铸锭加热到14001600熔化，在真空度为6.010-4Pa8.010-4Pa、甩带速度为39m/s45m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe-Si-B-Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为100300cm，宽度为12mm，厚度为2535m，作为医用铁基非晶材料备用。。

11、0014 上述医用铁基非晶材料的制备方法，所用的原料均通过商购获得，所用设备均为本技术领域的技术人员所熟知的现有装置，所用的工艺为本技术领域的技术人员所能掌握的。0015 本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的突出的实质性特点是：试验证明，铁基非晶材料不需要经过任何的加工处理，在生体溶液中经过短暂的浸泡就会生成一层羟基磷灰石层。铁基非晶材料在人体内可以自然形成一层羟基磷灰石层，羟基磷灰石（HA）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成，具有极好地生物相容性。高达50%的骨骼都是由均匀成分的无机羟基磷灰石构成，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量在96%以上。羟基磷灰石层可以促进骨骼快速的生长恢复，因此铁基。

12、非晶材料在医学领域可以作为骨骼替代和修复材料。与现有技术相比，本发明的显著进步是：铁基非晶生物材料与钛合金、镍合金生物金属材料相比，制备工艺简单，不用对材料进行表面处理，与体液接触就可自发生成一层羟基磷灰石膜；铁基非晶生物材料与钛合金、镍合金生物金属植入材料相比，安全性更高，因为Fe元素是人体的必需元素，本发明铁基非晶合金中的组成元素都是对人体无毒性的成分；铁基非晶生物材料与钛合金、镍合金生物金属植入材料相比，本发明铁基非晶合金的原料易得且价格便宜，制备过程简便，生产成本低。附图说明0016 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。0017 图1是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb。

13、2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡24小时后的扫描电镜照片。0018 图2是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡24小时后的能谱分析图。0019 图3是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡72小时后的扫描电镜照片。0020 图4是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡72小时后的能谱分析图。0021 图5是本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡120小时后的扫描电镜照片。说明书CN 102936705 A3/5页50022 图6是。

14、本发明制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带在SBF溶液中浸泡120小时后的能谱分析图。具体实施方式0023 实施例10024 第一步，配备原料0025 依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒6.081g、硼粒0.235g、硅粒0.408g和铌块0.275g，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；0026 第二步，熔炼制备Fe-Si-B-Nb合金铸锭0027 将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，作为除氧材料，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从3。

15、0A逐步加大到180A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为38秒，随炉冷却，得到Fe-Si-B-Nb合金铸锭，该Fe-Si-B-Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B的合金；0028 第三步，制备Fe-Si-B-Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用0029 将第二步中制得的Fe-Si-B-Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe-Si-B-Nb合金铸锭加热到1400熔化，在真空度为6.010-4P。

16、a、甩带速度为39m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe-Si-B-Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为100cm，宽度为2mm，厚度为35m，作为医用铁基非晶材料备用。0030 第四步，生物相容性试验0031 模拟体液的配制方法是：在溶剂水中按顺序依次加入KCl 0.40g/L、NaCl 8.00g/L、NaHCO30.35g/L、MgSO47H2O 0.20g/L、CaCl22H2O 0.19g/L、KH2PO40.06g、Na2HPO412H2O0.09g/L和C6H12O612H2O 1。

17、.00g/L配制成所需量的溶液。将第三步中制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带置入上述模拟体液中浸泡，浸泡24小时以后，如图1的扫描电镜照片所示，在Fe基非晶材料的表面开始形成羟基磷灰石，羟基磷灰石在试样表面的覆盖率为9.57%；从图2的能谱分析图中计算，所得羟基磷灰石的Ca/P原子比为1.41，在其正常比值范围(1.331.67)内。羟基磷灰石在短期内的自发生成说明本实施例所制备的医用铁基非晶材料具有优异的生物相容性。0032 实施例20033 第一步，配备原料0034 依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒。

18、6.081g、硼粒0.235g、硅粒0.408g和铌块0.275g，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；0035 第二步，熔炼制备Fe-Si-B-Nb合金铸锭0036 将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，作为除氧材料，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的说明书CN 102936705 A4/5页6电流从30A逐步加大到215A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为40秒，随炉冷却，得到Fe-Si-B-Nb合金铸锭，该Fe-Si-B-Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B的合金。

19、；0037 第三步，制备Fe-Si-B-Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用0038 将第二步中制得的Fe-Si-B-Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe-Si-B-Nb合金铸锭加热到1500熔化，在真空度为7.010-4Pa、甩带速度为42m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe-Si-B-Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为200cm，宽度为1.。

20、5mm，厚度为30m，作为医用铁基非晶材料备用。0039 第四步，生物相容性试验0040 模拟体液的配制方法是：在溶剂水中按顺序依次加入KCl 0.40g/L、NaCl 8.00g/L、NaHCO30.35g/L、MgSO47H2O 0.20g/L、CaCl22H2O 0.19g/L、KH2PO40.06g、Na2HPO412H2O0.09g/L和C6H12O612H2O 1.00g/L配制成所需量的溶液。将第三步中制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带置入上述模拟体液中浸泡，浸泡72小时以后，如图3的扫描电镜照片所示，在Fe基非晶材料的表面形成大量羟基磷灰石，羟基磷灰石在试样。

21、表面的覆盖率达到40.96%；从图4的能谱分析图中计算，所得羟基磷灰石的Ca/P原子比为1.55，在其正常比值范围(1.331.67)内。羟基磷灰石在短期内的自发大量生成说明本实施例所制备的医用铁基非晶材料具有优异的生物相容性。0041 实施例30042 第一步，配备原料0043 依据目标合金（Fe75Si10B15）98Nb2中各元素原子百分数at.%计算并配备所需质量的原料：铁粒6.081g、硼粒0.235g、硅粒0.408g和铌块0.275g，所有原料纯度的质量百分比为99.99%；0044 第二步，熔炼制备Fe-Si-B-Nb合金铸锭0045 将第一步中配备好的所有原料放置于真空电弧炉。

22、中，再将7g纯锆独立放置于真空电弧炉中不与母合金接触，作为除氧材料，在高纯氩气的保护下，进行熔炼，熔炼的电流从30A逐步加大到250A，重复熔炼4次，每次熔炼的时间为42秒，随炉冷却，得到Fe-Si-B-Nb合金铸锭，该Fe-Si-B-Nb合金铸锭中元素Nb的原子百分比为2%，其余元素的原子百分比为75%Fe、10%Si和15%B的合金；0046 第三步，制备Fe-Si-B-Nb非晶合金条带作为医用铁基非晶材料备用0047 将第二步中制得的Fe-Si-B-Nb合金铸锭打磨去除氧化的表层后放入真空甩带机中，再将真空甩带机中的铜轮用800#、1000#、1200#和1800#的SiC金相砂纸依次打。

23、磨光滑，然后将上述打磨去除氧化的表层的Fe-Si-B-Nb合金铸锭加热到1600熔化，在真空度为8.010-4Pa、甩带速度为45m/s和吹铸压力为1Pa的条件下，将熔化的Fe-Si-B-Nb合金吹铸形成（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带，制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带的长度为300cm，宽度为1mm，厚度为25m，作为医用铁基非晶材料备用。0048 第四步，生物相容性试验0049 模拟体液的配制方法是：在溶剂水中按顺序依次加入KCl 0.40g/L、NaCl 说明书CN 102936705 A5/5页78.00g/L、NaHCO30.35g/L、Mg。

24、SO47H2O 0.20g/L、CaCl22H2O 0.19g/L、KH2PO40.06g、Na2HPO412H2O0.09g/L和C6H12O612H2O 1.00g/L配制成所需量的溶液。将第三步中制得的（Fe75Si10B15）98Nb2非晶合金条带置入上述模拟体液中浸泡，浸泡120小时以后，如图5的扫描电镜照片所示，在Fe基非晶材料的表面密布着羟基磷灰石，羟基磷灰石在试样表面的覆盖率达到71.83%；从图6的能谱分析图中计算，所得羟基磷灰石的Ca/P原子比为1.61，在其正常比值范围(1.331.67)内。羟基磷灰石在短期内的自发大量生成说明本实施例所制备的医用铁基非晶材料具有优异的生物相容性。0050 上述实施例中所用的原料均通过商购获得，所用设备均为本技术领域的技术人员所熟知的现有装置，所用的工艺为本技术领域的技术人员所能掌握的。说明书CN 102936705 A1/3页8图1图2说明书附图CN 102936705 A2/3页9图3图4说明书附图CN 102936705 A3/3页10图5图6说明书附图CN 102936705 A10。

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