專利名稱：一種同軸復合絲材及其制造方法和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬復合加工技術領域，特別是涉及一種同軸復合絲材及其制造方法和用途。
背景技術：
隨著材料科學的發(fā)展，各種性能優(yōu)良的新材料不斷地出現(xiàn)，并廣泛地應用于各個領域。然而，科學技術的進步對材料的性能提出了更高的要求，復合材料是應現(xiàn)代科學技術發(fā)展涌現(xiàn)出的具有極大生命力的新型材料，它由兩種或兩種以上性質不同的材料，通過各種工藝手段組合而成。復合材料的各個組成材料在性能上起協(xié)同的作用，得到單一材料無法比擬的優(yōu)越的綜合性能。Ni-Ti等形狀記憶合金是新型的功能材料，具有特殊的形狀記憶效應和超彈性，加之較高的強度、抗腐蝕性和良好的生物兼容性，在醫(yī)療器械等多領域獲得了重要的應用。有些場合需要即利用此類材料的彈性和記憶效應，又需要其他材料的剛性和強度。但由于此類材料與其他材料的連接存在技術難點，目前對焊接或其他連接方式的探索還處在研究階段，其應用受到很大的限制。例如在治療冠心病的經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，簡稱PCI)手術中，對導管和植入器械進入人體器官起導軌和定位作用的導絲，在臨床應用上要求其近端具備一定的推送性、操控性，而遠端進入迂曲血管要求具有柔軟性和恢復性，這需要制作導絲近端的材料具有一定的剛度和硬度，制作導絲遠端的材料具有一定的彈性和柔軟性。為了達到這樣的目的，在專利US6602208中采用套管將不銹鋼和鎳鈦合金連接起來，這樣做在制造工藝上比較復雜，且管狀部位硬度較高，是導絲長度方向的一個硬結，影響了長度方向彈性的連貫性，并且，不銹鋼和鎳鈦合金絲材進入套管時需要磨細，此部位在導絲使用中存在不能完全傳遞扭轉力并存在一定的安全隱患； 在特開2008-161599和特開2008-168004等專利中采用對接焊接方法將導絲主體兩部分焊接起來，對接焊接的接觸面積小，焊接接頭使用性能存在安全隱患。在專利US6039699A中公開了一種帶有柔性遠端的剛性導管導絲，將外層材料直接包裹到核材料上，此種方法會存在兩種材料結合面不夠緊密，在后續(xù)導絲遠端無心磨削過程中，兩材料過渡處會出現(xiàn)界面分層和局部開裂，在導絲使用中可能導致傷害血管。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可用于制作導絲的同軸復合絲材，兼具內芯材料具有高彈性和覆層材料具有大剛性的特點。針對上述方法中兩種材料結合強度低等問題，提供一種材料復合方法和工藝，在兩材料保持自身特性的同時，實現(xiàn)兩材料間牢固的冶金結合， 滿足導絲的使用要求。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案提供一種同軸復合絲材，包括絲材內芯 (或稱芯材)和覆層，其中，內芯是高彈性、剛性小的金屬及合金材料，覆層為強度高、剛性大的金屬及合金材料，兩者同心同軸按一定比例組成一定尺寸的絲材。該同軸復合絲材的內芯為Ni-Ti系合金；或Cu-Si合金；或Cu-Zn-X合金(X是Be、Si、Sn、Al之中的至少一種)；或Ni-Al系合金；或Ni-Cr系合金；或!^e-Mn系合金等，或包括至少一種前述金屬合金的混合材料；其覆層材料為奧氏體不銹鋼，例如SUS304、SUS316、SUS316L等，或馬氏體不銹鋼，例如SUS 403、SUS 410、SUS 420、SUS 440以及1RK91等，或是鈷基合金，例如MP35N、 L605、Elgiloy (ELGIL0Y公司的非磁性合金，為鈷鉻鎳合金，具備高強度、可塑性和較好的機械性能)、3J21等，或包括至少一種前述金屬及合金的混合材料。本發(fā)明的同軸復合絲材，絲材橫截面上芯材占有的面積百分比優(yōu)選為30% -85%； 絲材的直徑優(yōu)選為0. 1 0. 89mm。本發(fā)明的同軸復合絲材，是采用芯材棒料放入合適尺寸的管狀覆層材料中，經過爆炸復合、施加壓力復合或芯層材料外覆帶材焊管等方法進行復合，復合的坯料經過高溫短時退火處理后，進行多次拉拔，拉拔道次間按照覆層退火溫度和覆層厚度來計算退火時間進行管式快速退火處理，直至拉拔至所需要的尺寸。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，芯材與覆材之間由于棒料的復合及多次拉拔過程中模具對絲材施加的壓力，保證了覆層與內芯兩材料間具有高的結合強度，避免了在應用過程中由于無心磨削或其他加工方式導致的界面分層和局部開裂等問題。另外，由于在絲材拉拔過程中采用了管式快速退火熱處理工藝，保證了兩種材料特有的力學性能。本發(fā)明的同軸復合絲材，由于其優(yōu)越的性能，可以廣泛應用于醫(yī)用導絲上。根據本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，本發(fā)明還提供一種導絲，其具有導絲主體以及導絲主體遠端設置的彈簧線圈，其中，導絲主體由上述的同軸復合絲材制作而成，導絲主體長度為90 500cm，主體結構近端絲材外徑均一，主體結構遠端絲材的遠端為磨削的錐形、拋物線型或流線型結構，彈簧線圈設置在主體結構遠端絲材的磨削結構上，在導絲遠端頭部，彈簧線圈內部的主體絲材的尖端壓扁，為一尖端壓扁部。本發(fā)明的導絲結構，通過將同軸復合絲材的前端采用無心磨床磨削后，露出彈性好的芯材，得到的導絲在遠端部保證了足夠的柔軟性和恢復性，降低了導絲的對血管的損傷可能性，近端絲材的剛性較大，保證了導絲的推送性、扭控性等方面性能良好。由于導絲主體采用的是一根貫穿到底的結構，而非焊接結合或套管粘結結合，對近端側的扭控力和推送力的傳輸更準確、更連貫，使用安全性也得到提尚ο


圖1為本發(fā)明實施例的同軸復合絲材的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的同軸復合絲材在導絲上的應用示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例1 以制作0. 35mm304V-0. 25mmNiTi復合絲材為例，說明一下本發(fā)明采用的工藝流程
與工藝參數(shù)。采用直徑為2. 47mm超彈性NiTi絲材，用厚度0. 38mm的304V帶材包覆NiTi絲材
4并焊管，制作成外徑為3. 25mm復合坯料。對復合坯料進行200-400 °C溫拉拔，每道次變形量為5-10 %，拉拔后在 900-1050 0C下進行管式快速退火處理以消除加工應力，根據每道次拉拔后覆層304V厚度計算熱處理時間和在線速度。最后一道拉拔采用冷拉拔，控制變形量小于5%。復合坯料每道通過拉絲模具和退火后，浸入循環(huán)冷卻液進行冷卻，循環(huán)冷卻液的溫度為15_30°C，復合絲材冷卻后收線在直徑大于200mm盤上。最后得到了如圖1所示的同軸復合絲材10，絲材直徑為0. 345mm,NiTi芯材12直徑0. M6mm，絲材橫截面上芯材占的面積百分比為51%。兩種材料復合絲材制作的難點在于，保證兩者達到緊密結合的同時，兩種材料能保持自身的特性，即覆層304V能夠保持較高的強度和剛性，芯材MTi能夠保持超彈性。 但兩種材料在拉拔過程中退火工藝不一致，如單純滿足考慮304V的退火溫度，可能會損害 NiTi的力學性能，如顧忌NiTi的力學性能，304V不能完全退火，則下一道的拉拔就會導致材料斷裂。另外，NiTi絲材拉拔需要溫拉，而304V需要冷拉才能達到較高的剛性。實施例2:以制作0. 345mmMP35N-0. 25mmNiTi復合絲材為例，說明一下本發(fā)明采用的工藝流
程與工藝參數(shù)。采用直徑為6mm超彈性NiTi棒料和外徑7. 8mm、內徑6. 2mmMP35N管材，對包覆管材和NiTi金屬芯棒進行表面處理，把處理過的金屬芯棒組裝到包覆金屬管內并置于定位裝置的圓柱套筒內，在包覆金屬管和圓柱套筒內均勻地分布炸藥，引爆，瞬間實現(xiàn)包覆金屬管與金屬芯棒的復合。對復合棒材進行30分鐘500°C真空退火后，對復合坯料進行 200-400°C溫拉拔，每道次變形量為5-10%，拉拔后在1010-1150°C下進行管式快速退火處理以消除加工應力，根據每道次拉拔后覆層MP35N厚度計算熱處理時間或在線速度。最后一道拉拔采用冷拉拔，控制變形量小于5%。復合坯料每道通過拉絲模具和退火后，浸入循環(huán)冷卻液進行冷卻，循環(huán)冷卻液的溫度為15_30°C，復合絲材冷卻后收線在直徑大于200mm盤上。最后得到了如圖1所示的同軸復合絲材10，絲材直徑為0. 358mm，橫截面積NiTi 芯材12直徑0. 24mm，絲材橫截面上芯材占的面積百分比為45%。制作帶有MP35N覆層的復合絲材和制作帶有304V覆層的復合絲材一樣，同樣存在兩者的退火溫度不同，拉拔過程中要同時考慮既能保證MP35N的彈性和硬度，又不能損失芯材NiTi的彈性和記憶功能。在以上實施例中，采用管式快速退火處理，即保證了覆層的完全退火，又控制了芯材NiTi的溫度不能過高。實施例3 圖2是表示本發(fā)明的同軸復合絲材在導絲上應用的示意圖。圖2所示的導絲，具有導絲主體20以及導絲主體遠端設置的彈簧線圈23，其中，導絲主體20由同軸復合絲材 10制作而成，導絲主體20長度為90 500cm，優(yōu)選長度為175cm 300cm。主體結構近端絲材21外徑均一，主體結構遠端絲材22的遠端為磨削的錐形、拋物線型或流線型結構，彈簧線圈23設置在主體結構遠端絲材22的磨削結構上，在導絲遠端頭部，彈簧線圈23內部的主體絲材22的尖端壓扁，尖端壓扁部M利于在手術中對導絲頭端進行塑型。遠端絲材22的遠端部采用從遠端到基端外徑逐漸增大的過渡結構，其外形可為分階段錐形過渡、流線型過渡或拋物線型圓滑過渡。本實施例中采用錐形過渡。主體絲材20在前端部彈簧線圈23內部的芯絲壓扁的遠端M連接到頭端，與彈簧線圈23焊接?；蛘撸h端絲材22在彈簧線圈23內部可設置塑型用的扁絲，所述扁絲的近端連接所述主體絲材22遠端芯核的端末、另一端連接至頭端與彈簧線圈焊接。在本實施例中采用主體絲材22遠端芯絲壓扁方式。在主體絲材20和彈簧線圈23的外周涂覆有光滑的涂層25，所述涂層的材料選自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、硅樹脂、氟樹脂中的任意一種、或包括至少一種所述材料的復合材料。本實施例的導絲結構，通過將同軸復合絲材10的前端采用無心磨床磨削后，露出彈性好的芯材12，得到的導絲在遠端部保證了足夠的柔軟性和恢復性，降低了導絲的對血管的損傷可能性，近端絲材11的剛性較大，保證了導絲的推送性、扭控性等方面性能良好。 由于導絲主體采用的是一根貫穿到底的結構，而非焊接結合或套管粘結結合，對近端側的扭控力和推送力的傳輸更準確、更連貫，使用安全性也得到提高。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種同軸復合絲材，包括芯材和覆層，其特征在于，所述芯材為高彈性、剛性小的金屬及合金材料，所述覆層為強度高、剛性大的金屬及合金材料，兩者同心同軸按比例復合成絲材。
2.如權利要求1所述的同軸復合絲材，其特征在于，所述芯材為Ni-Ti系合金；或 Cu-Zn合金；或Cu-Zn-X合金，其中X為Be、Si、Sn、Al中的至少一種；或Ni-Al系合金；或 Ni-Cr系合金；或 ^-Μη系合金；或包括至少一種前述金屬合金的混合材料。
3.如權利要求1或2所述的同軸復合絲材，其特征在于，所述覆層材料為奧氏體不銹鋼；或馬氏體不銹鋼；或鈷基合金；或包括至少一種前述金屬及合金的混合材料。
4.如權利要求1-3任一項所述的同軸復合絲材，其特征在于，所述絲材橫截面上芯材占的面積百分比為30% -85%。
5.如權利要求1-4任一項所述的同軸復合絲材，其特征在于，其直徑為0.1 0. 89mm。
6.一種制造權利要求1-5任一項所述的同軸復合絲材的方法，其特征在于，將芯材棒料放入相配合的管狀覆層材料中，經過爆炸復合、施加壓力復合或芯層材料外覆帶材焊管的方法進行復合，得到復合坯料，所述復合坯料再經過高溫短時退火處理后，進行多次拉拔制得。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述多次拉拔的道次之間進行管式快速退火處理。
8.權利要求1-5任一項所述的同軸復合絲材在制作導絲上的應用。
9.一種導絲，其特征在于，具有導絲主體00)以及導絲主體遠端設置的彈簧線圈 (23)，其中，導絲主體00)由權利要求1-5任一項所述的同軸復合絲材(10)制作而成， 導絲主體00)長度為90 500cm，主體結構近端絲材Ql)外徑均一，主體結構遠端絲材 (22)的遠端為磨削的錐形、拋物線型或流線型結構，彈簧線圈03)設置在主體結構遠端絲材02)的磨削結構上，在導絲遠端頭部，彈簧線圈03)內部的主體絲材0 的尖端壓扁， 為一尖端壓扁部04)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同軸復合絲材及其制造方法和用途。該復合絲材以高彈性、剛性小的合金材料為芯材，以強度高、剛性大的金屬及合金材料為覆層材料，兩材料同軸并且絲材橫截面上芯材占有的面積百分比為30％-85％。該復合絲材兼有高彈性合金材料的彈性特征和大剛性、高強度金屬材料較高的強度及剛性特征，兩種不同的材料特性在同一種絲材上得到了充分的體現(xiàn)，擴大了材料的應用范圍，且在某些應用中避免了兩種材料焊接或粘結，安全性得到提高。
文檔編號B21C1/02GK102441222SQ20101050459
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權日2010年10月8日
發(fā)明者張?zhí)锖? 王建華, 蒲忠杰, 錢衛(wèi)東, 魏戰(zhàn)江 申請人:北京天地和協(xié)科技有限公司