[發(fā)明專利]一種醫(yī)用鈦合金小直徑厚壁管的制備工藝

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• 申請日: 2017-07-01
• 公開（公告）號: CN107442597A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金鵬;盧卓;梁賀
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市遠思達成科技有限公司
• 主分類號: B21C37/06
• 分類號: B21C37/06;B21B25/00
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所53113
• 代理人: 張璽

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)用鈦合金小直徑厚壁管的制備工藝。

【背景技術(shù)】

鈦合金近年來在生物醫(yī)學領(lǐng)域等獲得越來越廣泛的應(yīng)用，全球骨科植入器械和植入材料市場近5年的復(fù)合增長率約10.4％，2015年已經(jīng)達到277 億美元，中國骨科植入市場已達到166億元人民幣，年復(fù)合增長率達18.1％，中國市場已經(jīng)是全球焦點，在手術(shù)例數(shù)、產(chǎn)品數(shù)、產(chǎn)品市值等方面已經(jīng)成為全球第二大市場國，對高質(zhì)量醫(yī)療器械的需求正在穩(wěn)定增加。

目前應(yīng)用于骨修復(fù)的生物材料要求不僅能夠替代被損壞組織，還應(yīng)具有良好的生物相容性，促進組織功能的再生和改善。在眾多的骨修復(fù)材料中，生物醫(yī)用金屬材料具有良好的力學性能、易加工性和穩(wěn)定性，尤其是鈦及鈦合金因具有優(yōu)良的抗腐蝕性、生物相容性、低密度和高強度等特點，在骨修復(fù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如中空骨釘，骨板，人工關(guān)節(jié)，牙種植體等等，其中以中空骨釘?shù)膽?yīng)用最為廣泛。

中空骨釘是一種用于植入人體體內(nèi)治療骨科創(chuàng)傷的醫(yī)療器械，目前其主要加工方法是切削加工，所需要的坯料尺寸一般為外徑6-16mm，內(nèi)孔為2-4mm，長度為30-120mm的厚壁鈦合金管材。

由于中空骨釘內(nèi)孔很小，國內(nèi)主要采用較短的實心鈦合金棒材打孔，然后車削外部螺紋的加工工藝，由于鈦合金的加工粘性大，在用小直徑鉆頭打孔時，經(jīng)常因為鉆孔偏離中心而造成廢品，加工成品率較低，不能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。國外則采用直接制備約3m的厚壁鈦合金管材，同心度較好，直接進入加工中心車削鈦合金骨釘，因此成品率和加工效率非常高，但由于國外的技術(shù)封鎖，我國目前還不能制備3m長的厚壁鈦合金管材，造成國外厚壁鈦合金管材價格昂貴，國內(nèi)骨釘又不能高效率生產(chǎn)，最終使得骨釘居高不下，給我國手術(shù)患者造成了沉重的醫(yī)療負擔。

【發(fā)明內(nèi)容】

為克服現(xiàn)有技術(shù)的局限性，本發(fā)明提供一種醫(yī)用鈦合金小直徑厚壁管的制備工藝，其特征在于包括以下步驟：

步驟A：采用真空自耗電弧熔煉法制備超低間隙醫(yī)用鈦合金錠，再將所述超低間隙醫(yī)用鈦合金錠鍛造開坯制成圓棒，后在斜軋穿孔機上斜軋出超低間隙鈦合金管坯；

步驟B：對所述超低間隙鈦合金管坯進行加熱后采用行星軋機軋制成厚壁管材坯料，軋制時芯桿采用鎢合金；

步驟C：將用行星軋機軋制成的厚壁管材坯料加熱，加熱后將外層熱鍍一層低熔點材料的耐熱桿材做芯桿，插入厚壁管材坯料內(nèi)孔中，放入旋鍛機中旋鍛成小直徑管材，旋鍛時厚壁管材包覆的耐熱桿材同步運動，經(jīng)旋鍛后，耐熱桿材做的芯桿外徑不變，管材壁厚和直徑減小；

步驟D：對旋鍛后的小直徑管材和芯桿進行加熱至低熔點材料的熔化溫度，利用抽芯機將作為芯桿的耐熱桿材拉出；

步驟E：將直徑更小的耐熱桿材做芯桿，外層熱鍍低熔點材料，插入旋鍛后厚壁管材坯料內(nèi)孔中，放入旋鍛機中旋鍛成更小直徑管材，對再次旋鍛的管材和直徑更小的芯桿進行加熱至低熔點材料的熔化溫度，利用抽芯機將更小直徑芯桿的耐熱桿材拉出。

優(yōu)選地，所述超低間隙醫(yī)用鈦合金錠選用超低間隙純鈦或鈦合金，即氧、氮、碳、氫等間隙元素含量低的鈦合金，其間隙元素含量的一般要求為：O≤0.13wt％，N≤0.03wt％，C≤0.08 wt％，H≤0.015wt％。

優(yōu)選地，所述步驟A中所述圓棒直徑為Φ 40-60mm，所述的在斜軋穿孔機上斜軋出的超低間隙鈦合金管坯直徑為Φ45-65mm，壁厚為 15-20mm。

優(yōu)選地，所述步驟B中對管坯進行加熱，所述的加熱溫度為700-1000℃，采用行星軋機軋制成厚壁管材坯料，所述的軋制后的厚壁管材坯料直徑為Φ20-30mm，壁厚為6-10mm，由于鈦合金軋制溫度較高，行星軋機芯桿采用鎢合金。

優(yōu)選地，所述步驟C中將用行星軋機軋制成的厚壁管材坯料加熱，所述的加熱溫度為 700-1000℃，加熱后將外層熱鍍一層低熔點材料的耐熱桿材做芯桿，插入厚壁管材坯料內(nèi)孔中，所述的用做芯桿耐熱桿材為H 13鋼桿或鎳基高溫合金桿，桿材直徑為6-8mm，所述的外層熱鍍一層低熔點材料為鋁或錫，鍍層厚度100-200μm，放入旋鍛機中旋鍛成小直徑管材，旋鍛時厚壁管材包覆耐熱桿材同步運動，經(jīng)旋鍛后，耐熱桿材做的芯桿外徑不變，所述的鈦合金管材壁厚為 4-8mm和直徑為14-24mm。

優(yōu)選地，所述步驟D對管材和芯桿進行加熱至低熔點材料的熔化溫度300-700℃，利用抽芯機將作為芯桿的耐熱桿材拉出。