一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，包括以下步驟：原料準(zhǔn)備、規(guī)方－加熱－平軋－豎軋1－加熱－壓彎1－豎軋2－加熱－壓彎2－豎軋3－成品軋制、機(jī)械矯直、熱處理與熱張力矯直、表面處理。本發(fā)明一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，制得的鈦合金弧形板性能優(yōu)良、適合大批量生產(chǎn)加工，加工精度高且不開裂，加工效率高，有效改善純鈦弧形板強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，為人體植入物接骨板提供更廣泛的材料選擇條件。
【專利說明】一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種人體植入物鈦合金弧形板的加
工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人體植入物純鈦弧形板經(jīng)過幾年的應(yīng)用，得到了市場的認(rèn)可和好評，但隨著更深入研究，發(fā)現(xiàn)純鈦弧形板對于一些受力較大的損傷部位已滿足不了所需的強(qiáng)度要求，需要更高強(qiáng)度的弧形板來滿足。鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，因此鈦合金弧形板可以有效改善純鈦弧形板強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，為人體植入物接骨板提供更廣泛的材料選擇。然而現(xiàn)有加工純鈦弧形板的方法不適用于加工鈦合金弧形板，目前還沒有適合大批量生產(chǎn)加工人體植入物鈦合金弧形板的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，制得的鈦合金弧形板性能優(yōu)良且加工精度高，適合大批量生產(chǎn)加工。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，具體包括以下步驟:
[0005]步驟I，原料準(zhǔn)備
[0006]選取TC4、TC20鈦合金作為坯料；
[0007]步驟2，軋制
[0008]將步驟I的坯料依次進(jìn)行規(guī)方一加熱一平軋一豎軋I 一加熱一壓彎I 一豎軋2 -加熱一壓彎2 —豎軋3 —成品軋制，得到軋制后的坯料；
[0009]步驟3，機(jī)械矯直
[0010]將步驟2得到的軋制后的坯料進(jìn)行機(jī)械矯直處理，得到機(jī)械矯直后的坯料；
[0011]步驟4，熱處理與熱張力矯直
[0012]將步驟3得到的機(jī)械矯直后的坯料放在箱式爐中，采用大氣退火，空氣冷卻，進(jìn)行熱張力矯直，得到成型坯料；
[0013]步驟5,表面處理
[0014]將步驟4得到的成型坯料采用堿爆、噴砂后酸洗的方式進(jìn)行表面處理，即得。
[0015]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0016]步驟I中鈦合金符合國標(biāo)GB/T13810-2007，粗糙度RaS 3.2μπι，表面無肉眼可見的缺陷，凹坑要光滑過渡，直徑規(guī)格為Φ8πιπι-Φ20πιπι。
[0017]步驟2中規(guī)方采用冷加工方式，道次加工率為3%_8%，加工率控制在10%_30% ;力口熱采用電接觸加熱，并采用紅外線溫控系統(tǒng)，加熱溫度為800°C -900°C ;平軋道次加工率為10%-30% ;豎軋I加工率為5%-30% ;壓彎I道次加工率為10%-20% ;豎軋2道次加工率為3%-20% ;壓彎2道次加工率為10%-20% ;豎軋3道次加工率為3%_20% ;成品軋制道次加工率為 2%-8%。
[0018]步驟3中機(jī)械矯直處理采用至少5棍矯直，棍徑50mm-150mm,矯直棍硬度35-60HRC，彎曲度≤ 10mm/m。
[0019]步驟4中大氣退火的溫度為700°C _850°C，時(shí)間為0.5_3h。
[0020]步驟4中熱張力矯直采用電接觸液壓矯直機(jī)矯直，壓強(qiáng)為1.0MPa-4.0MPa,矯直溫度為 600°C _700°C，矯直長度為 2.0m-4.0m。
[0021]步驟5中堿爆溫度為450°C -600°C。
[0022]步驟5中噴砂為干噴或水噴，沙礫粒徑為350 μ m-550 μ m，噴頭與物料的距離為100mm-200mmo
[0023]步驟5中酸洗采用的酸液由HF、HNO3和H2O組成，體積比為HF: HNO3: H2O=1: 3:5。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，制得的鈦合金弧形板性能優(yōu)良、適合大批量生產(chǎn)加工，加工精度高且不開裂，加工效率高，有效改善純鈦弧形板強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，為人體植入物接骨板提供更廣泛的材料選擇條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的TC4弧形板的金相照片；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制得的TC20弧形板的金相照片；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3制得的TC4弧形板的金相照片；
[0028]圖4是本發(fā)明實(shí)施例4制得的TC20弧形板的金相照片。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]本發(fā)明一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，具體包括以下步驟:
[0031]步驟I，原料準(zhǔn)備
[0032]選取直徑規(guī)格為Φ8πιπι-Φ20πιπι的TC4、TC20鈦合金作為坯料，符合國標(biāo)GB/Τ13810-2007，粗糙度Ra < 3.2 μ m，表面無肉眼可見的裂紋、磨削紋、折疊等缺陷，凹坑要光滑過渡；直徑根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格和加工率40%-70%確定；
[0033]步驟2，軋制
[0034]將步驟I得到的坯料依次進(jìn)行規(guī)方一加熱一平軋一豎軋I 一加熱一壓彎I 一豎軋2 一加熱一壓彎2 —豎軋3 —成品軋制，得到軋制后的還料；
[0035]其中，規(guī)方采用冷加工方式，道次加工率為3%_8%，加工率控制在10%_30% ;加熱采用電接觸加熱，并采用紅外線溫控系統(tǒng)，加熱溫度為800°C -900°C ;平軋道次加工率為10%-30% ;豎軋I加工率為5%-30% ;壓彎I道次加工率為10%-20% ;豎軋2道次加工率為3%-20% ;壓彎2道次加工率為10%-20% ;豎軋3道次加工率為3%_20% ;成品軋制道次加工率為 2%-8% ；
[0036]步驟3，機(jī)械矯直
[0037]將步驟2得到的軋制后的坯料進(jìn)行機(jī)械矯直處理，采用至少5輥矯直，輥徑50mm-150mm，矯直輥硬度35-60HRC，彎曲度≤10mm/m，矯直輥的輥徑、硬度選擇主要是根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格選擇，只要達(dá)到矯直不損傷料表面即可，得到機(jī)械矯直后的坯料；[0038]步驟4，熱處理與熱張力矯直
[0039]將步驟3得到的機(jī)械矯直后的坯料放在箱式爐中，采用大氣退火，退火溫度為7000C _850°C、時(shí)間為0.5-3h，空氣冷卻，采用電接觸液壓矯直機(jī)進(jìn)行熱張力矯直，液壓壓強(qiáng)為1.0MPa-4.0MPa，矯直溫度為600°C _700°C，矯直長度為2.0m-4.0m，得到成型坯料；
[0040]步驟5,表面處理
[0041]將步驟4得到的成型坯料采用堿爆、噴砂后酸洗的方式進(jìn)行表面處理，即得，其中，堿爆溫度為450°C -600 °C ;噴砂為干噴或水噴，沙礫粒徑為350μπι-550μπι，噴頭與物料的距離為100mm-200mm ;酸洗采用的酸液由HF、HNO3和H2O組成，體積比為HF:HN03:H20=1:3:5。
[0042]本發(fā)明一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，制得的鈦合金弧形板精度高、效率快，適合大批量生產(chǎn)加工，加工精度高且不開裂，而且性能穩(wěn)定、組織均勻且表面無α污染層，有效改善純鈦弧形板強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，為人體植入物接骨板提供更廣泛的材料選擇條件。
[0043]實(shí)施例1
[0044]制備R25/29.2*20.*4.2*13.5mm的TC4 鈦合金弧形板；
[0045]步驟I，原料準(zhǔn)備
[0046]按照GB/T13810-2007標(biāo)準(zhǔn)選取Φ 12mm的TC4鈦合金棒材，抗拉強(qiáng)度≥860MPa,延伸率> 10%，粗糙度3.2 μ m，坯料表面無肉眼可見的裂紋、磨削紋、折疊等缺陷，凹坑要光滑過渡，得到TC4鈦合金坯料；
[0047]步驟2，軋制
[0048]將步驟I得到的TC4鈦合金坯料先采用冷規(guī)方工藝軋制至Φ 10mm，道次加工率3% ;再采用電接觸加熱，并采用紅外線溫控系統(tǒng)，加熱溫度為850°C，到溫?cái)嚯?；采用兩輥軋機(jī)迅速平軋至厚5.0mm-5.5mmX寬15mm-16mm，平軋道次加工率為10% ;豎軋I至寬13.6mm-13.9mm X厚5.5mm-5.8mm,豎軋I加工率為15% ;接著進(jìn)行2火次軋制，采用電接觸加熱至850°C，到溫?cái)嚯?；迅速壓彎I軋制至厚4.7mm-4.8mmX寬14.lmm-14.5_，道次加工率為10% ;接著進(jìn)行豎軋2軋制至13.7mm-13.8mm X厚4.7mm_4.8mm，道次加工率為10%，火次加工率20% ;然后進(jìn)行3火次軋制，電接觸加熱至850°C，到溫?cái)嚯?；迅速壓?軋制至4.2mm-4.4mm X寬13.7mm-14mm，道次加工率為10% ;接著進(jìn)行豎軋3至13.7mm_13.8mm X厚
4.2mm-4.4mm，道次加工率為8% ;最后進(jìn)行成品軋制至寬13.5mmX厚4.2mm，道次加工率為4%，火次加工率20%，得到軋制后的坯料；
[0049]步驟3，機(jī)械矯直
[0050]將步驟2得到的軋制后的坯料進(jìn)行機(jī)械矯直處理，采用5輥矯直，輥徑100mm，矯直輥硬度35HRC，彎曲度≤ 10mm/m，得到機(jī)械矯直后的坯料；
[0051]步驟4，熱處理與熱張力矯直
[0052]將步驟3機(jī)械矯直后的坯料放在箱式爐中，采用大氣退火，退火溫度730°C、時(shí)間為1.5h，空氣冷卻，采用電接觸液壓矯直機(jī)進(jìn)行熱張力矯直，液壓壓強(qiáng)為2.5MPa，矯直溫度為650°C，矯直長度為2.0m，得到成型坯料；
[0053]步驟5,表面處理[0054]將步驟4得到的成型坯料采用堿爆、噴砂后酸洗的方式進(jìn)行表面處理，即得，其中，堿爆溫度為500°C ;噴砂為干噴，沙礫粒徑為450 μ m，噴頭與物料的距離為IOOmm ;酸洗采用的酸液由HF、HNO3和H2O組成，體積比為HF: HNO3: H2O= 1:3:5。
[0055]實(shí)施例2
[0056]制備
【權(quán)利要求】
1.一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟I，原料準(zhǔn)備 選取TC4、TC20鈦合金作為坯料； 步驟2，軋制 將所述步驟I的坯料依次進(jìn)行規(guī)方一加熱一平軋一豎軋I一加熱一壓彎I一豎軋2-加熱一壓彎2 —豎軋3 —成品軋制，得到軋制后的坯料； 步驟3,機(jī)械矯直 將所述步驟2得到的軋制后的坯料進(jìn)行機(jī)械矯直處理，得到機(jī)械矯直后的坯料； 步驟4，熱處理與熱張力矯直 將所述步驟3得到的機(jī) 械矯直后的坯料放在箱式爐中，采用大氣退火，空氣冷卻，進(jìn)行熱張力矯直，得到成型坯料； 步驟5，表面處理 將所述步驟4得到的成型坯料采用堿爆、噴砂后酸洗的方式進(jìn)行表面處理，即得。
2.如權(quán)利要求1所述的一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，其特征在于，所述步驟I中鈦合金符合國標(biāo)GB/T13810-2007，粗糙度RaS 3.2 μ m，表面無肉眼可見的缺陷，凹坑要光滑過渡，直徑規(guī)格為Φ8πιπι-Φ20πιπι。
3.如權(quán)利要求1所述的一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，其特征在于，所述步驟2中規(guī)方采用冷加工方式，道次加工率為3%-8%，加工率控制在10%-30% ;加熱采用電接觸加熱，并采用紅外線溫控系統(tǒng)，加熱溫度為800°C _900°C;平軋道次加工率為10%-30% ;豎軋I加工率為5%-30% ;壓彎I道次加工率為10%-20% ;豎軋2道次加工率為3%_20% ;壓彎2道次加工率為10%-20% ;豎軋3道次加工率為3%-20% ;成品軋制道次加工率為2%-8%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，其特征在于，所述步驟3中機(jī)械矯直處理采用至少5輥矯直，輥徑50mm-150mm，矯直輥硬度35-60HRC，彎曲度^ 1Omm/mη
5.如權(quán)利要求1所述的一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，其特征在于，所述步驟4中大氣退火的溫度為700°C _850°C，時(shí)間為0.5_3h。
6.如權(quán)利要求1所述的一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，其特征在于，所述步驟4中熱張力矯直采用電接觸液壓矯直機(jī)矯直，壓強(qiáng)為1.0MPa-4.0MPa,矯直溫度為6000C _700°C，矯直長度為 2.0m-4.0m。
7.如權(quán)利要求1所述的一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，其特征在于，所述步驟5中堿爆溫度為450°C -600°C。
8.如權(quán)利要求1所述的一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，其特征在于，所述步驟5中噴砂為干噴或水噴，沙碌粒徑為350 μ m-550 μ m,噴頭與物料的距離為100mm-200mmo
9.如權(quán)利要求1所述的一種人體植入物鈦合金弧形板的加工方法，其特征在于，所述步驟5中酸洗采用的酸液由HF、HNO3和H2O組成，體積比為HF: HNO3: H2O= 1:3:5。
【文檔編號】C22F1/18GK103949853SQ201410162754
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】杜小聯(lián), 董衛(wèi)選, 李軍, 韓志宇, 楊輝, 周濤 申請人:西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司