用于制造克氏針的醫用Ti-6Al-7Nb合金絲的制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于有色金屬加工技術領域，特別是鐵合金的制備。
【背景技術】
[0002] Ti-6Al-7Nb合金是目前人體植入物應用廣泛且很有前途的合金。其強度高具有 優良的耐腐蝕性、生物相容性，對人體基本無害，還具有塑性強、研磨性優良等優點。正是由 于常規人體植入用Ti-6A^4V合金中的V潛在有害影響，促使了不含V的生物用Ti合金的 開發，應孕出了Ti-6Al-7Nb合金。該合金特點是用佩代替V，其力學性能與Ti-6A^4V相 當，平面斷裂初性比Ti-6A1-4V高約10%，在國外臨床得到了大量應用，大有取代Ti-6A1-4V 合金的趨勢。
[0003] 目前，醫用Ti-6Al-7Nb克氏針用途的合金絲材生產及研究未見報導，國內臨 床應用全靠進口，且價格相對較為昂貴。由于該種用途的絲材抗拉強度一般要求在 1200-1300MPaW上，合金制備較難實現。

【發明內容】

[0004] 本發明目的是發明一種用于制造克氏針的醫用Ti-6Al-7Nb合金絲生產工藝，W 滿足醫用克氏針制造。
[0005] 用于制造克氏針的醫用Ti-6Al-7Nb合金絲生產工藝，其特征是按照如下步驟實 施： (1) 、烙煉鑄錠 選用"0"級專用海綿鐵為原料，W純A1豆，純Nb板條為合金元素，按Ti-6Al-7Nb牌號 的名譽合金成分配料，壓制電極組焊，經真空自耗電弧爐=次烙煉成cp370禮mm合金鑄錠； (2) 、開巧鍛造 鑄錠經電爐加熱至0相區，保溫使之完全燒透，使得熱傳導速度達到0.6-0. 7mm/min， 并在不低于2500噸油壓機下鍛造成方塊，表面缺陷修磨，再鍛造至不大于cp80禮mm的圓椿 巧； (3) 、熱軸制 qp80*Lmm圓椿巧在電爐加熱至a+p兩相區，熱軸制至不大于qp45mm椿巧切斷，表面 缺陷修磨，再軸制至不大于cp9. 5禮mm的椿絲巧； (4) 、熱拉伸 椿絲巧經電爐加熱，經多模次拉拔至04. 0mmW下規格的絲材； (5) 、中間退火 絲材經650°C/30min大氣退火，W消除應力，改善其綜合性能； (6) 、矯直切斷，磨光 矯直切斷在五模調直機上進行，并按要求的長度切斷；磨光在無巧磨床上進行； (7) 、成品熱處理 絲材經真空510-530°C /4-她彌散強化，達到制作克氏針的人體醫用鐵合金材料高強 度的性能要求，即Rm ;1200-1300Mpa;A:8%左右； (8)、檢查入庫包裝。
[0006] 步驟（2)鍛造時通過S緻S拔大變形至200*200mm方塊，圓椿巧變形量需大于 60〇/〇。
[0007] 步驟（4巧日熱溫度為相變點W下溫度，即880-920度；拉拔道次為8-10道次，且道 次變形量5-15%。
[000引本發明提供的制造工藝所制造的鐵合金材料Rm;1200-1300Mpa;A:8%左右，達到 了制作克氏針的高強度的性能要求。
【附圖說明】
[0009] 圖la為本發明〇45mmTi-6Al-7Nb合金椿材加工態顯微組織照片； 圖化為本發明巫45mmTi-6Al-7Nb合金椿材屯、部加工態顯微組織照片； 圖2a為本發明03. 0mmTi-6Al-7Nb合金絲材經過450°C(化-她)熱處理后的室溫力 學性能對比圖； 圖化為本發明巫3. 0mmTi-6Al-7Nb合金絲材經過480°C(化-她)熱處理后的室溫力 學性能對比圖； 圖2c為本發明03. 0mmTi-6Al-7Nb合金絲材經過510°C(化-她)熱處理后的室溫力 學性能對比圖； 圖2d為本發明03. 0mmTi-6Al-7Nb合金絲材經過530°C(化-她)熱處理后的室溫力 學性能對比圖； 圖2e為本發明0 3. 0mmTi-6Al-7Nb合金絲材經過550°C(化-她)熱處理后的室溫力 學性能對比圖。
【具體實施方式】
[0010] 用于制造克氏針的醫用Ti-6Al-7Nb合金絲生產工藝，其按照如下步驟實施： (1) 、烙煉鑄錠 選用"0"級專用海綿鐵為原料，W純A1豆，純Nb板條為合金元素，按Ti-6Al-7Nb牌號 的名譽合金成分配料，壓制電極組焊，經真空自耗電弧爐=次烙煉成cp370禮mm合金鑄錠； (2) 、開巧鍛造 鑄錠經電爐加熱至0相區，保溫使之完全燒透(達到熱傳導速度0.6-0. 7mm/min) 在2500噸油壓機大壓力，大變形緻S拔）至200*200mm方，表面缺陷修磨，再鍛造至 qp80*Lmm圓椿巧(變形量大于60%)。
[0011] (3)、熱軸制 qp80*Lmm圓椿巧在電爐加熱至a+p兩相區，熱軸制至qp45mm椿巧切斷，表面缺陷修 磨，再軸制至qp9. 5*Lmm的椿絲巧。
[001引 （4)、熱拉伸 椿絲巧經電爐加熱(相變點W下溫度，880-920度）經多模次（8-10道次，道次變形量 5-15%)拉拔至0 4. 0mmW下（克氏針規格為巫0. 8mm-qp4. 0mm)規格的絲材。
[001引 （5)、中間退火 絲材經650°C/30min大氣退火，W消除應力，改善其綜合性能。
[0014] (6)、矯直切斷，磨光 矯直切斷在五模調直機上進行，并按要求的長度切斷；磨光在無巧磨床上進行。
[0015] (7)、成品熱處理 絲材經真空510-530°C74-她彌散強化，達到人體醫用鐵合金材料高強度(克氏針）的 性能要求（Rm;1200-1300Mpa;A:8% 左右）。
[0016] (8)、檢查入庫包裝。
[0017] 上述材料試驗如下： 實驗材料為采用0級專用海綿鐵按牌號名譽合金成分配料，壓制電極組焊，經真空自 耗電弧爐S次烙煉成〇 370mm合金鑄錠。用金相法測其（a+p)/p相變點（TB)。鑄錠經 過表面化皮，裁去帽口錠底，電爐加熱至0相區，在2500噸油壓機開巧鍛造，表面缺陷修 磨，進而加熱至兩相區。經過兩次軸制成09. 5mm椿絲巧，再加熱至相變點下方經過30KW 拉拔機和UKW卷筒拉絲機，反復加熱多模拉拔至04. 0mmW下規格的克氏針常用絲材規格 進行退火、校直、磨光、熱處理、取樣測得絲材力學性能。
[0018] 結果與討論： 1. Ti-6Al-7Nb鐵合金相變點及鑄錠化學成分 Ti-6Al-7Nb鐵合金的相變點為965°C。Ti-6Al-7Nb鐵合金鑄錠的化學成分分析見表 1.。表中數據為鑄錠取掉帽口錠底，在距離兩端各300mm處取樣實測分析值，符合外科植入 物用鐵及鐵合金加工材GB/T13810標準要求，成分偏差不大，較為均勻。
[0019] 表 1.Ti-6Al-7Nb鑄錠化學成分（〇/〇)
【主權項】
1. 用于制造克氏針的醫用Ti-6Al-7Nb合金絲生產工藝，其特征是按照如下步驟實施： (1) 、熔煉鑄錠 選用"0"級專用海綿鈦為原料，以純Al豆，純Nb板條為合金元素，按Ti-6Al-7Nb牌號 的名譽合金成分配料，壓制電極組焊，經真空自耗電弧爐三次熔煉成cp370*Lmm合金鑄錠； (2) 、開坯鍛造 鑄錠經電爐加熱至0相區，保溫使之完全燒透，使得熱傳導速度達到0.6-0. 7mm/min， 并在不低于2500噸油壓機下鍛造成方塊，表面缺陷修磨，再鍛造至不大于cp80*Lmm的圓棒 坯； (3) 、熱軋制 qp80*Lmm圓棒還在電爐加熱至a+0兩相區，熱乳制至不大于qp45mm棒還切斷，表面 缺陷修磨，再乳制至不大于qp9. 5*Lmm的棒絲還； (4) 、熱拉伸 棒絲坯經電爐加熱，經多模次拉拔至?4.Omm以下規格的絲材； (5) 中間退火 絲材經650°C/30min大氣退火，以消除應力，改善其綜合性能； (6) 、矯直切斷，磨光 矯直切斷在五模調直機上進行，并按要求的長度切斷；磨光在無芯磨床上進行； (7) 、成品熱處理 絲材經真空510-530°C/4-8h彌散強化，達到制作克氏針的人體醫用鈦合金材料高強 度的性能要求，即Rm:1200-1300Mpa;A:8%左右； (8) 、檢查入庫包裝。
2. 根據權利要求1所述的合金絲生產工藝，其特征是步驟（2)鍛造時通過三鐓三拔大 變形至200*200mm方塊，圓棒坯變形量需大于60%。
3. 根據權利要求1所述的合金絲生產工藝，其特征是步驟（4)加熱溫度為相變點以下 溫度，即880-920度；拉拔道次為8-10道次，且道次變形量5-15%。
【專利摘要】本發明采用0級專用海綿鈦按牌號名譽合金成分配料，壓制電極組焊，經真空自耗電弧爐三次熔煉成Φ370mm合金鑄錠。用金相法測其（α+β）/β相變點（TB）。鑄錠經過表面扒皮，裁去帽口錠底，電爐加熱至β相區，在2500噸油壓機開坯鍛造，表面缺陷修磨，進而加熱至兩相區。經過兩次軋制成Φ9.5mm棒絲坯，再加熱至相變點下方經過30KW拉拔機和11KW卷筒拉絲機，反復加熱多模拉拔至Φ4.0mm以下規格的克氏針常用絲材規格進行退火、校直、磨光、熱處理、Ti-6Al-7Nb高強度克氏針,作為人體醫用材料它的安全性、可靠性尤為重要。Ti-6Al-7Nb絲材加工硬化程度是熱處理強化實現高強度的關鍵。
【IPC分類】C22F1-18, C22C14-00, B21C37-04
【公開號】CN104775053
【申請號】CN201510210061
【發明人】陳建軍, 鄭永利
【申請人】寶雞鑫諾新金屬材料有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月28日