CN110587242B - 一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,该方法包括:一、采用真空感应熔炼法制备得到钴铬合金铸锭,然后开坯锻造得到钴铬合金棒材;二、将钴铬合金棒材定尺截断后依次进行车削外圆和机加钻孔,得到钴铬合金管坯;三、对钴铬合金管坯进行磨内圆,然后进行多道次冷旋锻;四、将经多道次冷旋锻的钴铬合金管坯进行多道次拉拔,得到钴铬管材。本发明采用冷旋锻代替传统的轧制加工工艺,提高了钴铬合金管坯的加工塑性,减少了加工硬化现象,易于加工成型,进而减少了加工过程中的退火道次,提高了加工效率,同时改善了钴铬管材的表面质量,进而有利于钴铬管材尺寸的进一步减小,得到适合于医用的细径薄壁钴铬管材。
Description
技术领域
本发明属于医用金属管材加工制备技术领域,具体涉及一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法。
背景技术
血管支架是治疗心血管疾病时广泛使用的医疗器械。随着我国人民生活水平的上升及人口老龄化趋势的加剧,近年来我国心血管疾病上升势头较快且趋于年轻化。根据世界卫生组织预测,到2020年左右,我国因心血管疾病而致病危的患者将达到400万例。
目前,血管支架用材料主要有316L医用不锈钢、钴铬合金、钛合金、铁合金、镁合金及锌合金等。其中,铁合金、镁合金及锌合金支架为可降解型支架,但均处于研发阶段,并未大规模应用于临床。不锈钢、钴铬合金、钛合金为传统不可降解支架,已在临床治疗中大规模应用。钴铬合金与不锈钢、钛合金相比,具有更为优异的综合性能且无磁性,其支架壁更薄且支架筋更细,作为血管支架材料有突出优势。
钴铬材料属于高温合金,其加工难度较大,加工硬化较为严重,一般常采用冷热加工结合的方式加工,但血管支架对管材的内外圆表面质量、壁厚均匀度等有较高的要求,高温环境对管材的内外表面质量有严重影响,且管材为细径薄壁管,难以用其他加工方式再次处理内外表面。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法。该方法采用冷旋锻代替传统的轧制加工工艺,提高了钴铬合金管坯的加工塑性,减少了加工硬化现象,易于加工成型,进而减少了加工过程中的退火道次,提高了加工效率,同时改善了钴铬管材的表面质量,进而有利于钴铬管材尺寸的进一步减小,得到适合于医用的细径薄壁钴铬管材。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、采用真空感应熔炼法制备得到钴铬合金铸锭,然后在1000℃~1200℃的温度条件下进行开坯锻造,得到钴铬合金棒材;
步骤二、将步骤一中得到的钴铬合金棒材定尺截断,然后依次进行车削外圆和机加钻孔,得到钴铬合金管坯;
步骤三、采用内圆磨床对步骤二中得到的钴铬合金管坯进行磨内圆,然后进行多道次冷旋锻;所述多道次冷旋锻过程中进行中间退火;
步骤四、采用液压拉拔机配合长芯杆和无芯杆将步骤三中经多道次冷旋锻的钴铬合金管坯进行多道次拉拔,得到钴铬管材;所述多道次拉拔过程中进行中间退火;所述钴铬管材的外径为1.5mm~2.5mm,壁厚为0.08mm~0.25mm。
本发明将经真空感应熔炼法制备的钴铬合金铸锭开坯锻造得到钴铬合金棒材,然后进行车削外圆和机加钻孔得到钴铬合金管坯,再经多道次冷旋锻和多道次拉拔,得到钴铬管材。本发明采用冷旋锻代替传统的轧制加工工艺,冷旋锻加工过程中钴铬合金管坯在三向压应力的作用下塑性得到大幅度提高,减少了加工硬化现象,易于加工成型,进而减少了加工过程中的退火道次,提高了加工效率;同时本发明从钴铬合金棒材加工起的全程均采用冷加工的方式,避免了传统热加工工艺造成的钴铬管材内外圆表面氧化现象,改善了钴铬管材的表面质量,无需进行后续处理,进而有利于钴铬管材尺寸的进一步减小,得到细径薄壁钴铬管材,适合于医用。
上述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤一中所述钴铬合金铸锭为圆柱形铸锭,直径为60mm~100mm,所述钴铬合金棒材的直径为20mm~30mm。上述优选钴铬合金铸锭直径和钴铬合金棒材的直径有利于后续冷旋锻和拉拔工艺的进行,从而得到细径薄壁钴铬管材。
上述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤二中所述定尺截断的长度为300mm~500mm,所述钴铬合金管坯的壁厚为2mm~4mm。上述定尺截断的长度和钴铬合金管坯的壁厚有利于后续冷旋锻工艺的顺利进行。
上述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤三中所述多道次冷旋锻采用的芯杆材质为经淬火处理的W6Mo5Cr4V2高速钢。该优选芯杆材质具有高硬度和高耐磨性,有利于多道次冷旋锻的进行。
上述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤三中所述多道次冷旋锻的每道次变形量为15%~25%,多道次冷旋锻过程中的进给速度为4mm/s~8mm/s。上述工艺参数保证了多道次冷旋锻加工的平稳性,得到表面光洁度高的钴铬合金管坯
上述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤三中当所述多道次冷旋锻的变形量累积为25%~45%时进行中间退火,所述中间退火的温度为1000℃~1200℃,保温时间为15min~45min。上述中间退火的变形量较大,减少了中间退火的次数,在促进冷旋锻后钴铬合金管坯组织更加均匀、晶粒更加细小的同时,减少了能源消耗,提高了冷旋锻的加工效率;上述中间退火有效消除了冷旋锻的加工应力,避免了冷旋锻后钴铬合金管坯组织中晶粒的粗大。
上述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤三经多道次冷旋锻后的钴铬合金管坯的外径为2.0mm~3.0mm,壁厚为0.15mm~0.3mm。上述经多道次冷旋锻后的钴铬合金管坯的尺寸保证其具有适当的冷加工变形量,有利于后续多道次拉拔的顺利进行。
上述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤四中所述长芯杆的材质为GCr15合金钢,所述多道次拉拔的每道次变形量不大于15%,拉拔的速度为5mm/s~10mm/s。该优选长芯杆的材质具有较好的韧性、硬度及耐磨性,有利于多道次拉拔的顺利进行;该优选多道次拉拔的工艺参数保证了拉拔过程的平稳性。
上述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤四中当所述多道次拉拔的变形量累积为15%~30%时进行中间退火并淬火,所述中间退火的温度为1000℃~1200℃,保温时间为10min~30min。该优选中间退火条件和工艺参数有效消除了加工应力,同时避免了晶粒的长大。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明采用冷旋锻代替传统的轧制加工工艺,钴铬合金管坯在三向压应力的作用下塑性得到大幅度提高,减少了加工硬化现象,易于加工成型,进而减少了加工过程中的退火道次,提高了加工效率。
2、本发明全程均采用冷加工的方式,避免了传统热加工工艺造成的钴铬管材内外圆表面氧化现象,改善了钴铬管材的表面质量,无需进行后续处理,进而有利于钴铬管材尺寸的进一步减小,得到适合于医用的细径薄壁钴铬管材。
3、本发明采用冷加工制备得到的钴铬管材的组织更加均匀,晶粒更细小,力学性能优异。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤:
步骤一、采用真空感应熔炼法制备得到直径为70mm的圆柱形钴铬合金铸锭,然后在1200℃的温度条件下进行开坯锻造,得到直径为30mm的钴铬合金棒材;
步骤二、将步骤一中得到的钴铬合金棒材定尺截断至长度为300mm,然后车削外圆至直径为28mm,再采用20mm的钻头机加钻内孔,得到钴铬合金管坯;
步骤三、采用内圆磨床对步骤二中得到的钴铬合金管坯进行磨内圆至28mm×4mm(外径×壁厚),然后采用5mm/s的进给速度进行多道次冷旋锻;所述多道次冷旋锻采用的芯杆材质为经淬火处理的W6Mo5Cr4V2高速钢;
所述多道次冷旋锻的具体过程为:(1)将尺寸为28mm×4mm(外径×壁厚)的钴铬合金管坯加工至26mm×3.5mm(外径×壁厚),然后加工至24.2mm×3.1mm(外径×壁厚),在1200℃退火45min;(2)继续加工至22.4mm×2.7mm(外径×壁厚),再加工至20.8mm×2.4mm(外径×壁厚),在1200℃退火45min;(3)继续加工至19.3mm×2.15mm(外径×壁厚),再加工至17.8mm×1.9mm(外径×壁厚),在1200℃退火45min;(4)继续加工至16.4mm×1.7mm(外径×壁厚),再加工至15mm×1.5mm(外径×壁厚),在1200℃退火45min;(5)继续加工至13.8mm×1.35mm(外径×壁厚),再加工至12.6mm×1.25mm(外径×壁厚),在1200℃退火45min;(6)继续加工至11.2mm×1.1mm(外径×壁厚),在1200℃退火30min;(7)继续加工至10mm×1mm(外径×壁厚),再加工至9.2mm×0.85mm(外径×壁厚),在1200℃退火45min;(8)继续加工至8.55mm×0.775mm(外径×壁厚),再加工至7.85mm×0.675mm(外径×壁厚),在1200℃退火30min;(9)继续加工至7.2mm×0.6mm(外径×壁厚),再加工至6.6mm×0.55mm(外径×壁厚),在1200℃退火30min;(10)继续加工至6.0mm×0.50mm(外径×壁厚),再加工至5.4mm×0.45mm(外径×壁厚),在1200℃退火30min;(11)继续加工至4.85mm×0.425mm(外径×壁厚),再加工至4.3mm×0.4mm(外径×壁厚),在1200℃退火30min;(12)继续加工至3.85mm×0.375mm(外径×壁厚),再加工至3.5mm×0.35mm(外径×壁厚),在1200℃退火15min;(13)继续加工至3.15mm×0.325mm(外径×壁厚),再加工至2.8mm×0.3mm(外径×壁厚),在1200℃退火15min;
步骤四、采用液压拉拔机配合GCr15合金钢长芯杆和无芯杆将步骤三中经多道次冷旋锻的钴铬合金管坯进行多道次拉拔,拉拔的速度为8mm/s,得到钴铬管材;
所述多道次拉拔的具体过程为:将尺寸为2.8mm×0.30mm(外径×壁厚)的钴铬合金管坯加工至2.65mm×0.275mm(外径×壁厚),再加工至2.55mm×0.25mm(外径×壁厚),再空拉至2.5mm×0.25mm(外径×壁厚)。
实施例2
本实施例包括以下步骤:
步骤一、采用真空感应熔炼法制备得到直径为100mm的圆柱形钴铬合金铸锭,然后在1050℃的温度条件下进行开坯锻造,得到直径为20mm的钴铬合金棒材;
步骤二、将步骤一中得到的钴铬合金棒材定尺截断至长度为400mm,然后车削外圆至直径为18mm,再采用14mm的钻头机加钻内孔,得到钴铬合金管坯;
步骤三、采用内圆磨床对步骤二中得到的钴铬合金管坯进行磨内圆至18mm×2mm(外径×壁厚),然后采用8mm/s的进给速度进行多道次冷旋锻;
所述多道次冷旋锻的具体过程为:(1)将尺寸为18mm×2mm(外径×壁厚)的钴铬合金管坯加工至16.5mm×1.75mm(外径×壁厚),然后加工至15.1mm×1.55mm(外径×壁厚),在1050℃退火45min;(2)继续加工至13.7mm×1.35mm(外径×壁厚),再加工至12.3mm×1.15mm(外径×壁厚),在1050℃退火45min;(3)继续加工至11.1mm×1.05mm(外径×壁厚),再加工至10.3mm×0.9mm(外径×壁厚),在1050℃退火30min;(4)继续加工至9.6mm×0.8mm(外径×壁厚),再加工至8.9mm×0.7mm(外径×壁厚),在1050℃退火30min;(5)继续加工至8.2mm×0.6mm(外径×壁厚),再加工至7.5mm×0.5mm(外径×壁厚),在1050℃退火30min;(6)继续加工至6.9mm×0.45mm(外径×壁厚),再加工至6.3mm×0.4mm(外径×壁厚),在1050℃退火30min;(7)继续加工至5.75mm×0.375mm(外径×壁厚),再加工至5.2mm×0.35mm(外径×壁厚),在1050℃退火30min;(8)继续加工至4.65mm×0.325mm(外径×壁厚),再加工至4.1mm×0.3mm(外径×壁厚),在1050℃退火15min;(9)继续加工至3.65mm×0.275mm(外径×壁厚),再加工至3.3mm×0.25mm(外径×壁厚),在1050℃退火15min;(10)继续加工至2.95mm×0.225mm(外径×壁厚),再加工至2.46mm×0.2mm(外径×壁厚),在1050℃退火15min;(11)继续加工至2.25mm×0.175mm(外径×壁厚),再加工至2mm×0.15mm(外径×壁厚),在1050℃退火15min;
步骤四、采用液压拉拔机配合GCr15合金钢长芯杆和无芯杆将步骤三中经多道次冷旋锻的钴铬合金管坯进行多道次拉拔,拉拔的速度为10mm/s,得到钴铬管材;
所述多道次拉拔的具体过程为:(1)将尺寸为2mm×0.15mm(外径×壁厚)的钴铬合金管坯加工至1.98mm×0.14mm(外径×壁厚),再加工至1.86mm×0.13mm(外径×壁厚),在1050℃退火20min;(2)继续加工至1.74mm×0.12mm(外径×壁厚),再加工至1.62mm×0.11mm(外径×壁厚),在1050℃退火20min;(3)继续加工至1.55mm×0.10mm(外径×壁厚),再空拉至1.5mm×0.10mm(外径×壁厚)。
实施例3
本实施例包括以下步骤:
步骤一、采用真空感应熔炼法制备得到直径为60mm的圆柱形钴铬合金铸锭,然后在1000℃的温度条件下进行开坯锻造,得到直径为26mm的钴铬合金棒材;
步骤二、将步骤一中得到的钴铬合金棒材定尺截断至长度为500mm,然后车削外圆至直径为22mm,再采用17mm的钻头机加钻内孔,得到钴铬合金管坯;
步骤三、采用内圆磨床对步骤二中得到的钴铬合金管坯进行磨内圆至24mm×3.5mm(外径×壁厚),然后采用4mm/s的进给速度进行多道次冷旋锻;
所述多道次冷旋锻的具体过程为:(1)将尺寸为24mm×3.5mm(外径×壁厚)的钴铬合金管坯加工至22mm×3mm(外径×壁厚),然后加工至20.1mm×2.55mm(外径×壁厚),在1000℃退火45min;(2)继续加工至18.2mm×2.1mm(外径×壁厚),在1000℃退火45min;(3)继续加工至16.7mm×1.85mm(外径×壁厚),然后加工至15.1mm×1.55mm(外径×壁厚),在1000℃退火45min;(4)继续加工至13.7mm×1.35mm(外径×壁厚),再加工至12.4mm×1.2mm(外径×壁厚),在1000℃退火45min;(5)继续加工至11.2mm×1.1mm(外径×壁厚),再加工至10.3mm×0.9mm(外径×壁厚),在1000℃退火30min;(6)继续加工至9.6mm×0.8mm(外径×壁厚),再加工至8.9mm×0.7mm(外径×壁厚),在1000℃退火30min;(7)继续加工至8.2mm×0.6mm(外径×壁厚),再加工至7.5mm×0.5mm(外径×壁厚),在1000℃退火30min;(8)继续加工至6.9mm×0.45mm(外径×壁厚),再加工至6.3mm×0.4mm(外径×壁厚),在1000℃退火15min;(9)继续加工至5.75mm×0.375mm(外径×壁厚),再加工至5.15mm×0.325mm(外径×壁厚),在1000℃退火15min;(10)继续加工至4.6mm×0.3mm(外径×壁厚),再加工至4.05mm×0.275mm(外径×壁厚),在1000℃退火15min;(11)继续加工至3.6mm×0.25mm(外径×壁厚),再加工至3.25mm×0.225mm(外径×壁厚),继续加工至3.0mm×0.2mm(外径×壁厚),在1000℃退火15min;
步骤四、采用液压拉拔机配合GCr15合金钢长芯杆和无芯杆将步骤三中经多道次冷旋锻的钴铬合金管坯进行多道次拉拔,拉拔的速度为5mm/s,得到钴铬管材;
所述多道次拉拔的具体过程为:(1)将尺寸为3.0mm×0.20mm(外径×壁厚)的钴铬合金管坯加工至2.87mm×0.185mm(外径×壁厚),再加工至2.74mm×0.17mm(外径×壁厚),在1000℃退火10min;(2)继续加工至2.61mm×0.155mm(外径×壁厚),再加工至2.48mm×0.14mm(外径×壁厚),在1000℃退火10min;(3)继续加工至2.36mm×0.13mm(外径×壁厚),再加工至2.29mm×0.12mm(外径×壁厚),在1000℃退火10min;(4)继续加工至2.22mm×0.11mm(外径×壁厚),再加工至2.15mm×0.1mm(外径×壁厚),在1000℃退火10min;(5)继续加工至2.08mm×0.09mm(外径×壁厚),然后加工至2.01mm×0.08mm,再空拉至2.00mm×0.08mm(外径×壁厚)。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、采用真空感应熔炼法制备得到钴铬合金铸锭,然后在1000℃~1200℃的温度条件下进行开坯锻造,得到钴铬合金棒材;
步骤二、将步骤一中得到的钴铬合金棒材定尺截断,然后依次进行车削外圆和机加钻孔,得到钴铬合金管坯;
步骤三、采用内圆磨床对步骤二中得到的钴铬合金管坯进行磨内圆,然后进行多道次冷旋锻;所述多道次冷旋锻过程中进行中间退火;
所述多道次冷旋锻的每道次变形量为15%~25%,多道次冷旋锻过程中的进给速度为4mm/s~8mm/s;
当所述多道次冷旋锻的变形量累积为25%~45%时进行中间退火,所述中间退火的温度为1000℃~1200℃,保温时间为15min~45min;
经多道次冷旋锻后的钴铬合金管坯的外径为2.0mm~3.0mm,壁厚为0.15mm~0.3mm;
步骤四、采用液压拉拔机配合长芯杆和无芯杆将步骤三中经多道次冷旋锻的钴铬合金管坯进行多道次拉拔,得到钴铬管材;
所述长芯杆的材质为GCr15合金钢,所述多道次拉拔的每道次变形量不大于15%,拉拔的速度为5mm/s~10mm/s;
所述多道次拉拔过程中进行中间退火;当所述多道次拉拔的变形量累积为15%~30%时进行中间退火并淬火,所述中间退火的温度为1000℃~1200℃,保温时间为10min~30min;
所述钴铬管材的外径为1.5mm~2.5mm,壁厚为0.08mm~0.25mm。
2.根据权利要求1所述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤一中所述钴铬合金铸锭为圆柱形铸锭,直径为60mm~100mm,所述钴铬合金棒材的直径为20mm~30mm。
3.根据权利要求1所述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤二中所述定尺截断的长度为300mm~500mm,所述钴铬合金管坯的壁厚为2mm~4mm。
4.根据权利要求1所述的一种医用细径薄壁钴铬管材的加工制备方法,其特征在于,步骤三中所述多道次冷旋锻采用的芯杆材质为经淬火处理的W6Mo5Cr4V2高速钢。
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