[發明專利]一種用于固定人體骨骼的鈷基合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201810202176.3
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108277394A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 王甲林
• 申請（專利權）人: 王甲林
• 主分類號: C22C19/07
• 分類號: C22C19/07;C22C1/03;C22C1/04;B22F9/08;B22F3/10;B22F3/24
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1.一種用于固定人體骨骼的鈷基合金，其特征在于：按重量百分比計，該鈷基合金的化學成分為：Cr：22.5-24.5％、Ni：7-8％、W：11-12％、Mo：3-4％、Ta：0.5％～1.5％、Si：0.1％～0.8％、Mn：0.1％～0.5％、Nb：0.1％～0.5％、Cu：1.0-2.0％、N：0.1-0.2％、Sc+La+Ce：0.01-0.08％、余量為Co和不可避免的雜質元素。

2.一種用于固定人體骨骼的鈷基合金，其特征在于：按重量百分比計，該鈷基合金的化學成分為：Cr：22.5-23％、Ni：7-7.5％、W：11-11.5％、Mo：3-3.5％、Ta：0.5％～1％、Si：0.1％～0.5％、Mn：0.1％～0.3％、Nb：0.1％～0.3％、Cu：1.0-1.5％、N：0.1-0.15％、Sc+La+Ce：0.01-0.05％、余量為Co和不可避免的雜質元素。

3.一種用于固定人體骨骼的鈷基合金，其特征在于：按重量百分比計，該鈷基合金的化學成分為：Cr：22.5％、Ni：7％、W：11％、Mo：3％、Ta：0.5％、Si：0.1％、Mn：0.1％、Nb：0.1％、Cu：1.0％、N：0.1％、Sc+La+Ce：0.01％、余量為Co和不可避免的雜質元素。

4.一種用于固定人體骨骼的鈷基合金，其特征在于：按重量百分比計，該鈷基合金的化學成分為：Cr：24.5％、Ni：8％、W：12％、Mo：4％、Ta：1.5％、Si：0.8％、Mn：0.5％、Nb：0.5％、Cu：2.0％、N：0.2％、Sc+La+Ce 0.08％、余量為Co和不可避免的雜質元素。

5.如權利要求1-4任一項所述的用于固定人體骨骼的鈷基合金，其中Sc、La、Ce質量比為7∶2∶1。

6.如權利要求1-5任一項所述的用于固定人體骨骼的鈷基合金的制備方法，具體如下：

(1)配料：針對鈷基合金所需的成分設計，先進行配料，選用Co-Cr中間合金，Co-Cr中間合金中Co∶Cr質量比為1.35-1.45∶1；選用Cr-Ni中間合金，Cr∶Ni質量比為1.05-1.1∶1；選用Co-Mo中間合金，其中Co∶Mo質量比為1.55-1.65∶1，其他低熔點元素以純度為99.99％的金屬單質形式和/或低熔點中間合金的形式加入；

(2)合金熔煉：在300-350℃的坩堝內預熱合金鑄錠/粉，之后將其移入感應熔煉爐坩堝中，抽真空到10-3-10-4Pa，吹入氬氣保護，前期緩慢提高功率，后期加快功率，使合金材料完全熔煉，其間采用超聲振動使熔體充分熔融均勻；

(3)將步驟(2)所得熔體進行霧化處理，霧化時采用水作為霧化介質，霧化水壓力為50-70MPa，水流速率為7-9升/秒，水流噴出速度為90-105米/秒；或采用氣體作為霧化介質，霧化時介質壓力為8-10MPa，介質噴出速度為300-330米/秒；

(4)冷卻，將步驟(3)所得金屬或合金細小液滴置于冷卻介質中進行冷卻，得到固體金屬或合金顆粒；

(5)將步驟(4)所得的固體金屬或合金顆粒按不同的粒度要求進行分級處理，選取粒徑小于8μm的金屬粉末，同時得到的金屬粉末球形比例在90％以上，這類小于8μm的金屬粉末以胞狀晶形式存在的占90％以上比例；

(6)將上述金屬粉末填滿成形模具，將填充金屬粉末的模具置于燒結爐中，對模具中的金屬粉末施加200-250MPa的壓強，并在燒結過程中一直保持該壓力，保壓同時，通入氫氣，以速度為150～180℃/min升溫至1200℃～1600℃并保溫4h～6h，進行燒結處理，再降溫至350℃～450℃，通入氮氣并冷卻至室溫得到燒結成品；

(7)在1150℃-1200℃使燒結成品保溫1.5-2h，水冷至室溫后，再將燒結成品再次放入爐內溫度為1150℃-1200℃使燒結成品保溫0.5-1h出爐水冷后進行表面清洗、清理，得到熱處理成品；

(8)熱處理成品表面涂覆處理，將步驟(7)經過熱處理制備的鈷基合金成品放入由含氫含氟的酸性溶液中制成的沉積液中進行第一層處理，第一層的厚度范圍為1μm～5μm，之后再將涂覆第一層后的合金進行霧化噴涂可降解高分子涂層，使用高分子聚合物溶液濃度為0.5～5wt％，可降解高分子涂層制備完成后，自然干燥或在30～50℃烘箱內干燥4～48小時，可降解高分子涂層的厚度范圍為1μm～5μm，得到最終產品。