[發明專利]一種鈦合金TC20接骨板的制造方法

在審

• 申請號: 201810132334.2
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN109158516A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 尹權豐
• 申請（專利權）人: 沈陽中核艦航特材科技（常州）有限公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J5/02;B21J1/06;C22F1/18
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 劉松

本發明涉及醫用人體植入物鈦合金接骨板技術領域，尤其是一種鈦合金TC20接骨板的制造方法，包括以下步驟：(1)鈦合金接骨板熱模鍛造模具制備；(2)接骨板坯料制備：所述接骨板坯料為鈦合金TC20棒料；(3)鈦合金接骨板模鍛：①坯料加熱：加熱溫度為880?980℃，保溫時間0.5?1.0小時；②鍛壓：采取低速率變形方式，變形速率控制在0.03?0.8s^?1，總變形量＞75％；模具加熱溫度650?780℃；(4)鈦合金接骨板成品加工：去除飛邊毛刺，進行去應力退火，退火溫度為600?700℃，保溫0.5小時，爐冷。該制造方法解決了現有工藝中鈦合金TC20接骨板加工余量大和各向異性問題。

技術領域

本發明涉及醫用人體植入物鈦合金接骨板技術領域，具體領域為一種鈦合金接骨板。

背景技術

鈦合金由于其具有密度低、比強度高、耐蝕性好、耐熱性高、無磁、焊接性能好以及優異生物相容性等優良性能被廣泛應用于航空航天、軍工和化工等領域。自從20世紀60年代鈦合金用做口腔種植體后，鈦合金便開始在生物醫用材料領域得到廣泛的發展和應用。由于鈦及鈦合金具有較低的彈性模量、優異的耐腐蝕性和良好的生物相容性，成為生物醫用材料的首選。從上世紀醫用鈦合金使用開始，Ti6Al4V和Ti6A14VELI合金就大量應用于醫用領域。然而，隨著生物醫學的發展，通過對工業上與V接觸的工人觀察和動物實驗認為，V對機體有潛在的毒性。研究V在兔子體內的植入行為也得出同樣結論。由于大量數據證實V對人體具有毒性作用，因而20世紀80年代，瑞士研制出無V的α+β型鈦合金Ti6Al7Nb(中國牌號TC20)合金。這種合金的力學性能與Ti6A14V相近，彈性模量為骨彈性模量的4倍左右。近年來我國開始越來越多的使用這種鈦合金材料制造骨科制品，接骨板就是使用該鈦合金材料的常用骨科制品。

傳統的鈦合金接骨板是用鈦合金軋制板材制造，制造方法是：選取合理的鈦合金軋制板材剪切下料，經過機械加工，制造出合格精度和尺寸的接骨板。一方面，由于接骨板形狀因素，使其機械加工余量大，材料利用率低，成本較高。另一方面，因為鈦合金軋制板材有明顯力學性能各向異性——軋制方向力學性能高，與軋制方向的橫向力學性能低，使接骨板受力時各方向力學性能不一致，性能穩定性差，容易造成接骨板疲勞斷裂問題，影響使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈦合金TC20接骨板的制造方法，用TC20光棒為原料，通過模鍛熱加工，解決現有工藝中鈦合金接骨板加工余量大和各向異性問題。

鈦合金的模鍛一般分為普通模鍛、熱模鍛造和等溫鍛造，是鈦合金近凈成形制造的先進工藝。由于TC20鈦合金含有難熔金屬鈮，使其變形抗力大，普通模鍛成形難度大，產品性能不穩定；而等溫鍛造是把模具加熱至和鈦合金鍛造溫度一致的鍛造方法，需要用耐高溫的鎳基高溫合金做模具，模具材料成本很高，模具使用壽命低。所以本發明是用國內外領先的熱模鍛造工藝生產鈦合金接骨板：使得鍛造模具加熱溫度比鈦合金鍛造溫度低150-200℃，進行鍛造加工，既能達到鈦合金接骨板容易成形的目的，又能使模具生產可以用較低成本的耐熱鋼制造，達到鈦合金接骨板生產成本降低，組織均勻，性能更穩定的目標。

為實現上述目的，本發明具體提供如下技術方案：

一種鈦合金TC20接骨板的制造方法，包括以下步驟：

(1)鈦合金接骨板模鍛模具制備；

(2)接骨板坯料制備：所述接骨板坯料為鈦合金TC20棒料；

(3)鈦合金接骨板模鍛：

①坯料加熱：加熱溫度為880-980℃，保溫時間0.5-1.0小時；

②鍛壓：采取低速率變形方式，變形速率控制在0.03-0.8s^-1，總變形量＞75％；模具加熱溫度650-780℃；保證產品不出缺陷又能流變充滿模具；