CN107570551A - 一种镁合金微细管及其制备方法 - Google Patents

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刘轲
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Abstract

一种镁合金微细管及其制备方法，属于金属材料精密加工领域。该方法包括以下步骤：(1)将镁合金坯料挤压，得到无缝挤压管坯；(2)将得到无缝挤压管坯去应力退火；(3)将退火后的无缝挤压管坯进行多道次拉拔、中间退火，得到镁合金微细管。本发明制得的镁合金微细管表面质量良好、尺寸精确、壁厚均匀、力学性能优良，并且该加工方法工艺简单、成本低、加工效率高，可大批量生产。该镁合金微细管可以作为结构件应用于汽车、电子领域，也可以作为医用植入物，用来制备血管支架。

Description

一种镁合金微细管及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料精密加工领域，具体为一种镁合金微细管及其制备方法。
背景技术
地球上镁资源丰富，地壳中镁的含量为2.77％，仅次于铝和铁。近年来，随着镁产量的不断增加，人们对镁合金的研究也越来越深入，在镁合金制备加工工艺方面取得了一系列突破，使其性能不断提高，极大地扩展了镁合金的应用。镁合金是目前应用中最轻的金属材料。其密度小，比强度和比刚度高，阻尼性能、导电导热性能及电磁屏蔽性能优良。另外镁是人体所必须的一种重要元素，镁及镁合金的密度和弹性模量与人骨相似，镁可以在人体内降解，以上特性促进了其在生物医学领域的应用，可以用来制备医用可降解体内植入物，如骨钉、骨板、血管支架等。
镁合金管材应用广泛，在航空、航天、汽车、电子产品及医疗器械等领域均有应用。但是镁合金管材的加工还存在着一些问题，特别是微细管的加工。镁合金具有密排六方结构，室温下滑移系少，导致其塑性较差，变形加工困难，镁合金的塑性加工工艺还不成熟。镁合金微细管尺寸比较小，成形比较困难，无法通过常用的金属加工方法生产出来。因此，为了加工出尺寸合适的镁合金微细管，需要对镁合金微细管的成型过程进行细致的研究，开发出工艺简单、精度高、易于生产的加工方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种镁合金微细管及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的，
一种镁合金微细管，其特征在于，所述镁合金微细管的规格为：外径3.1～3.6mm，壁厚0.25～0.45mm。
一种镁合金微细管，其特征在于，所述镁合金微细管的力学性能为：抗拉强度≥200Mpa，屈服强度≥150Mpa，伸长率≥10％。
上述镁合金微细管的制备工艺包括以下步骤：
(1)将镁合金坯料挤压，得到无缝挤压管坯；
(2)将得到无缝挤压管坯去应力退火；
(3)将退火后的无缝挤压管坯进行多道次拉拔，每道次拉拔之后进行中间退火，得到镁合金微细管。
优选地，步骤(1)中，所述的挤压温度为250℃～450℃，挤压速度为1～10mm/s，制得的无缝挤压管坯外径6～10mm，优选8mm，内径4～9mm，优选6mm。
优选地，步骤(2)中，所述的去应力退火在箱式电阻炉中进行，所述的去应力退火温度为200℃～350℃，时间为5～60min。
优选地，步骤(3)中，所述的多道次拉拔工艺：前时间段为空拉阶段，后时间段为长芯杆拉拔阶段，多道次拉拔过程中每道次拉拔的变形量为1％～31％，拉拔速度为1～10mm/min，拉拔温度为200℃～250℃，每道次拉拔前保温20min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火。
进一步优选进行多道次空拉，拉拔温度为240℃～250℃；进行多道次长芯杆拉拔，拉拔温度为220℃～230℃。
本发明镁合金微细管在Hank’s模拟体液中浸泡十四天的腐蚀速率小于0.5mm/y。
本发明镁合金微细管可以应用于电子、汽车及其它制造领域，尤其适用于生物医学领域，可以用来制备可降解血管支架。
本发明方法采用热挤压、空拉、长芯杆拉拔、箱式炉退火等加工工艺，制备出了镁合金微细管。制得的镁合金微细管表面质量良好、尺寸精确、壁厚均匀、力学性能优良，并且该加工方法工艺简单、成本低、加工效率高，可大批量生产，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明中多道次长芯杆拉拔过程的示意图；
1为活动长芯杆，2为管坯，3为拉拔模具。
图2为实施案例1中拉拔最终道次微细管的显微组织图。
具体实施方式
以下结合具体的实施案例进一步说明本发明，指出的是：以下实施案例只用于说明本发明的具体实施方法，并不能限制本发明权利保护范围。
实施例1
本实施案例为一种镁合金微细管的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在挤压筒的内壁、挤压凹模和挤压凸模表面涂抹润滑剂后放入电阻炉内加热至400℃，放入Mg-4.15Zn-0.27Mn-0.21Ca镁合金挤压坯料，保温5min；将挤压筒、挤压模具、挤压坯料从电阻炉内取出，安装好，待温度降到360℃进行挤压，挤压速度为3mm/s，制得外径为8mm，内径为6mm的管坯；
(2)在箱式炉中，温度为250℃条件下，将镁合金管坯进行时间为30min的去应力退火；
(3)将退火后的管坯进行多道次空拉，每道次拉拔变形量为1％～28％，拉拔速度为3～5mm/min，拉拔温度为240℃～250℃，拉拔前保温10min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火，得到外径为6mm，内径为3.6mm的细管坯；
(4)将细管坯进行多道次长芯杆拉拔，每道次的拉拔变形量为5％～31％，拉拔速度为2～3mm/min，拉拔温度为220℃～230℃，拉拔前保温10min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火，得到外径为3.6mm、壁厚0.4mm的镁合金微细管。
实施效果：本实施案例制得的镁合金微细管表面质量良好，尺寸精确，壁厚均匀，壁差率为4％，其抗拉强度为260MPa，屈服强度为210MPa，延伸率为10％，在Hank’s模拟体液中浸泡十四天的腐蚀速率为0.27mm/y。
实施例2
本实施案例为一种镁合金微细管的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在挤压筒的内壁、挤压凹模和挤压凸模表面涂抹润滑剂后放入电阻炉内加热至400℃，放入Mg-3.95Zn-0.30Mn-0.18Ca镁合金挤压坯料，保温5min；将挤压筒、挤压模具、挤压坯料从电阻炉内取出，安装好，待温度降到380℃进行挤压，挤压速度为3mm/s，制得外径为8mm，内径为6mm的管坯；
(2)在箱式炉中，温度为300℃条件下，将镁合金管坯进行时间为30min的去应力退火；
(3)将退火后的管坯进行多道次空拉，每道次拉拔变形量为1％～28％，拉拔速度为5～8mm/min，拉拔温度为250℃，拉拔前保温20min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火，得到外径为6mm，内径为3.6mm的细管坯；
(4)将细管坯进行多道次长芯杆拉拔，每道次的拉拔变形量为5％～31％，拉拔速度为2～3mm/min，拉拔温度为220℃～230℃，拉拔前保温20min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火，得到外径为3.6mm、壁厚0.4mm的镁合金微细管。
实施效果：本实施案例制得的镁合金微细管表面质量良好，尺寸精确，壁厚均匀，壁差率为3％，其抗拉强度为254MPa，屈服强度为200MPa，延伸率为11.6％，在Hank’s模拟体液中浸泡十四天的腐蚀速率为0.26mm/y。
实施例3
本实施案例为一种镁合金微细管的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在挤压筒的内壁、挤压凹模和挤压凸模表面涂抹润滑剂后放入电阻炉内加热至400℃，放入Mg-4.04Zn-0.18Mn-0.18Ca镁合金挤压坯料，保温5min；将挤压筒、挤压模具、挤压坯料从电阻炉内取出，安装好，待温度降到360℃进行挤压，挤压速度为3mm/s，制得外径为8mm，内径为6mm的管坯；
(2)在箱式炉中，温度为250℃条件下，将镁合金管坯进行时间为30min的去应力退火；
(3)将退火后的管坯进行多道次空拉，每道次拉拔变形量为1％～28％，拉拔速度为3～5mm/min，拉拔温度为250℃，拉拔前保温10min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火，得到外径为6mm，内径为3.6mm的细管坯；
(4)将细管坯进行多道次长芯杆拉拔，每道次的拉拔变形量为5％～31％，拉拔速度为2～3mm/min，拉拔温度为220℃～230℃，拉拔前保温10min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火，得到外径为3.1mm、壁厚0.25mm的镁合金微细管。
实施效果：本实施案例制得的镁合金微细管表面质量良好，尺寸精确，壁厚均匀，壁差率为5％。
实施例4
本实施案例为一种镁合金微细管的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在挤压筒的内壁、挤压凹模和挤压凸模表面涂抹润滑剂后放入电阻炉内加热至400℃，放入Mg-3.95Zn-0.30Mn-0.18Ca镁合金挤压坯料，保温5min；将挤压筒、挤压模具、挤压坯料从电阻炉内取出，安装好，待温度降到380℃进行挤压，挤压速度为3mm/s，制得外径为8mm，内径为6mm的管坯；
(2)在箱式炉中，温度为300℃条件下，将镁合金管坯进行时间为30min的去应力退火；
(3)将退火后的管坯进行多道次空拉，每道次拉拔变形量为1％～28％，拉拔速度为5～8mm/min，拉拔温度为250℃，拉拔前保温20min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火，得到外径为6mm，内径为3.6mm的细管坯；
(4)将细管坯进行多道次长芯杆拉拔，每道次的拉拔变形量为5％～31％，拉拔速度为2～3mm/min，拉拔温度为220℃～230℃，拉拔前保温20min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火，得到外径为3.1mm、壁厚0.25mm的镁合金微细管。
实施效果：本实施案例制得的镁合金微细管表面质量良好，尺寸精确，壁厚均匀，壁差率为3％。
尽管这里已详细列出并说明了优选实施案例，但是本领域技术人员可知，可在不脱离本发明精髓的情况下进行各种改进、添加、替换等，这些内容都被认为处于权利要求所限定的本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种镁合金微细管，其特征在于，所述镁合金微细管的规格为：外径3.1～3.6mm，壁厚0.25～0.45mm。
2.按照权利要求1所述的一种镁合金微细管，其特征在于，所述镁合金微细管的力学性能为：抗拉强度≥200Mpa，屈服强度≥150Mpa，伸长率≥10％。
3.制备权利要求1或2所述的镁合金微细管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将镁合金坯料挤压，得到无缝挤压管坯；
(2)将得到无缝挤压管坯去应力退火；
(3)将退火后的无缝挤压管坯进行多道次拉拔，每道次拉拔之后进行中间退火，得到镁合金微细管。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的挤压温度为250℃～450℃，挤压速度为1～10mm/s，制得的无缝挤压管坯外径6～10mm，内径4～9mm。
5.按照权利要求4的方法，其特征在于，步骤(1)中，缝挤压管坯外径为8mm，内径为6mm。
6.按照权利要求3的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的去应力退火在箱式电阻炉中进行，所述的去应力退火温度为200℃～350℃，时间为5～60min。
7.按照权利要求3的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的多道次拉拔工艺：前时间段为空拉阶段，后时间段为长芯杆拉拔阶段，多道次拉拔过程中每道次拉拔的变形量为1％～31％，拉拔速度为1～10mm/min，拉拔温度为200℃～250℃，每道次拉拔前保温20min，每道次拉拔之后进行200℃～350℃、5～60min的去应力退火。
8.按照权利要求7的方法，其特征在于，进行多道次空拉，拉拔温度为240℃～250℃；进行多道次长芯杆拉拔，拉拔温度为220℃～230℃。
9.权利要求1或2所述的镁合金微细管的应用，应用于电子、汽车及其它制造领域。
10.权利要求1或2所述的镁合金微细管的应用，用于生物医学领域，用来制备可降解血管支架。
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