CN112111672A

CN112111672A - 一种医用钴基合金导向针材料及制备方法

Info

Publication number: CN112111672A
Application number: CN202010948795.4A
Authority: CN
Inventors: 尹权丰
Original assignee: Shenyang Zhjh Special Metal Materials Co ltd
Current assignee: Shenyang Zhjh Special Metal Materials Co ltd
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2020-12-22

Abstract

本发明涉及生物医疗金属材料制品技术领域，尤其为一种医用钴基合金导向针材料及制备方法，包括高纯度金属铬块，把高纯度金属铬块、高纯度金属钼条和纯稀土放入熔炼料箱中，然后依次进行封炉门、抽真空、抽高真空、放料开始熔化、边熔化边投料、铸锭冷却、将高纯度电解钴、高纯度金属铬块、铬钼中间合金，分层次加入炉中，关闭炉门抽真空，在大吨位模锻机上模锻开坯，旋锻合金成材棒模光加工，根据导针规格下料交机械加工工序进行数控自动加工，经过抛光处理，表面消毒，包装入库，本发明中，采用以铬钼中间合金加入钼，同时制造铬钼中间合金过程中加入能够细化晶粒的微量稀土元素，从而有效的保证医用钴基合金导向针材料的质量。

Description

一种医用钴基合金导向针材料及制备方法

技术领域

本发明涉及生物医疗金属材料制品技术领域，具体为一种医用钴基合金导向针材料及制备方法。

背景技术

医用钴基材料是制造人体承受苛刻载荷，耐磨性要求高的长期植入件的最主要合金。在髋关节，膝关节等人工关节制造中大量应用。也是使用历史较早的生物医用材料之一。早期以铸造和粉末冶金方法制造人工关节较多，近年来锻造的CoCrMo和CoCrNiMo也显示出较好的使用性能。

医用钴基合金的优异性能源于钴基体的晶体学特征，铬和钼的固溶强化效应，形成碳化物硬化相似及铬产生的抗腐蚀性。钴基合金由于相变自由能较低，通过合金成分的微调整和塑性加工，可以使合金得到复相组织，从而提高力学性能。医用导向针和骨针，属于细长产品，受力复杂，不仅需要有较高强度和耐磨性，更要有良好的塑性和弹性和较好的加工性能。传统的钴铬钼合金硬度大，随着强度上升塑性下降太大，钴铬钼合金铸锭的熔炼，国内外是真空感应炉熔炼为主，使用碱性氧化物坩埚或中性坩埚，不可避免地受坩埚材料的污染影响，杂质成分不易控制。另一方面，钴铬钼合金中钼的熔点较高（2820℃）容易产生熔化不完全而夹杂，严重影响铸锭质量，因此，针对上述问题提出一种医用钴基合金导向针材料及制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种医用钴基合金导向针材料及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种医用钴基合金导向针材料，包括高纯度金属铬块、高纯度金属钼条和纯稀土，将高纯度金属铬块、高纯度金属钼条和纯稀土进行制备处理。

一种医用钴基合金导向针材料其制备方法，包括以下步骤：

步骤一：铬钼中间合金生产：铬钼中间合金熔铸：把高纯度金属铬块、高纯度金属钼条和纯稀土放入熔炼料箱中，然后依次进行封炉门、抽真空、抽高真空、放料开始熔化、边熔化边投料、铸锭冷却、铸锭室温破真空出炉等过程加工，然后铬钼中间合金铸锭取样分析化学成分后，采用车削或刨削的方法破碎，装桶备用；

步骤二：CoCrMo合金铸锭生产：采用的水冷铜坩埚真空感应炉进行生产处理，将高纯度电解钴、高纯度金属铬块、铬钼中间合金，按设计成分称重，然后进行混伴均匀，分层次加入炉中，关闭炉门抽真空，真空度达到3Pa以下时送电，大电流熔化炉料，炉料全部熔化后，减电流到熔化时电流的60%左右，开始精炼金属液，除气；每10分钟降熔炼电流，梯次降低到熔化电流30%左右，精炼时间控制在30-45分钟之间；调整金属液温度至合适温度铸入到铸锭模具里凝固冷却；铸锭冷却至室温，破真空打开炉门，取出铸锭；铸锭取样分析化学成分，铸锭表面车削扒皮，去除冒口；

步骤三：钴铬钼合金超细棒制造：在大吨位模锻机上模锻开坯，电炉加热，加热温度1150-1250℃，保温时间0.5小时以上；道次锻造变形率20%以下，需反复加热，锻造，模锻至直径Φ20左右作为下一道工艺的毛坯，检查修磨；然后使用企业自主制造的热旋锻机进行精锻加工，经过多道次旋锻加工，成品材为Φ2.0mm-3.0mm的超细直棒，然后真空退火炉退火，温度750-980℃；

步骤四：钴铬钼合金导向针制造：旋锻合金成材棒模光加工，经过探伤检查，根据导针规格下料交机械加工工序进行数控自动加工，经过抛光处理，表面消毒，包装入库。

优选的，步骤一中采用采用真空电子束炉熔铸铬钼中间合金。

优选的，高纯度金属铬块的纯度＞99.90%、高纯度金属钼条的纯度＞99.90%、纯稀土的纯度＞99.95%、电解钴的纯度＞99.90%。

优选的，步骤一中中间合金成分范围(质量百分比%）为钼40-45%、铼0.05%、碳＜0.015、硅＜0.05、铬为余量。

优选的，步骤二中铸锭成分控制范围（质量百分比%）铬27.50-29.00%、钼5.01-6.99%、镍＜0.70%、铁＜0.50%、锰＜0.50%、硅＜0.15%、硫＜0.0010%。

优选的，步骤三中业自主制造的热旋锻机设备参数：主轴转速1200/分钟，进料速度1.5-2米/分钟，加热炉温度：850-980℃，道次加工率：12-17%。

优选的，钴铬钼合金导针力学性能：拉伸强度（MPa）890-980、屈服强度（MPa）860-890、延伸率8.0-11.0%、断面收缩率17.0-18.9%、疲劳强度700-750MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，采用以铬钼中间合金加入钼，同时制造铬钼中间合金过程中加入能够细化晶粒的微量稀土元素，从而有效的保证医用钴基合金导向针材料的质量。

具体实施方式

实施例1：本发明提供一种技术方案：

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一中采用采用真空电子束炉熔铸铬钼中间合金，此炉型高真空高电流密度熔炼，铸锭在水冷铜坩埚中凝固，没有坩埚污染，高纯度金属铬块的纯度＞99.90%、高纯度金属钼条的纯度＞99.90%、纯稀土的纯度＞99.95%、电解钴的纯度＞99.90%，这种设置保证了原料的质量，从而便于保证成品的质量，步骤一中中间合金成分范围(质量百分比%）为钼40-45%、铼0.05%、碳＜0.015、硅＜0.05、铬为余量，步骤二中铸锭成分控制范围（质量百分比%）铬27.50-29.00%、钼5.01-6.99%、镍＜0.70%、铁＜0.50%、锰＜0.50%、硅＜0.15%、硫＜0.0010%，步骤三中业自主制造的热旋锻机设备参数：主轴转速1200/分钟，进料速度1.5-2米/分钟，加热炉温度：850-980℃，道次加工率：12-17%，钴铬钼合金导针力学性能：拉伸强度（MPa）890-980、屈服强度（MPa）860-890、延伸率8.0-11.0%、断面收缩率17.0-18.9%、疲劳强度700-750MPa，这种设置有效的保证了产品生产的质量。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种医用钴基合金导向针材料，包括高纯度金属铬块、高纯度金属钼条和纯稀土，其特征在于：将高纯度金属铬块、高纯度金属钼条和纯稀土进行制备处理。

2.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金导向针材料其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种医用钴基合金导向针材料其制备方法，其特征在于：步骤一中采用采用真空电子束炉熔铸铬钼中间合金。

4.根据权利要求2所述的一种医用钴基合金导向针材料其制备方法，其特征在于：高纯度金属铬块的纯度＞99.90%、高纯度金属钼条的纯度＞99.90%、纯稀土的纯度＞99.95%、电解钴的纯度＞99.90%。

5.根据权利要求2所述的一种医用钴基合金导向针材料其制备方法，其特征在于：步骤一中中间合金成分范围(质量百分比%）为钼40-45%、铼0.05%、碳＜0.015、硅＜0.05、铬为余量。

6.根据权利要求2所述的一种医用钴基合金导向针材料其制备方法，其特征在于：步骤二中铸锭成分控制范围（质量百分比%）铬27.50-29.00%、钼5.01-6.99%、镍＜0.70%、铁＜0.50%、锰＜0.50%、硅＜0.15%、硫＜0.0010%。

7.根据权利要求2所述的一种医用钴基合金导向针材料其制备方法，其特征在于：步骤三中业自主制造的热旋锻机设备参数：主轴转速1200/分钟，进料速度1.5-2米/分钟，加热炉温度：850-980℃，道次加工率：12-17%。

8.根据权利要求2所述的一种医用钴基合金导向针材料其制备方法，其特征在于：钴铬钼合金导针力学性能：拉伸强度（MPa）890-980、屈服强度（MPa）860-890、延伸率8.0-11.0%、断面收缩率17.0-18.9%、疲劳强度700-750MPa。