一种医用高强度钛骨针加工方法与流程

1.本发明涉及医用钛骨针成型技术领域，尤其涉及一种医用高强度钛骨针加工方法。


背景技术：

2.医用骨针通常是指在医疗技术中对患者进行缝制的针类产品，最原始可追寻到其是通过动物骨头制作而成，而随着科技的发展，骨针采用无副作用的金属制成，由于钛的亲生物及高强度特性，目前较多的采用钛材制作骨针，亦可以制作较小外径的尺寸规格，在后期治疗过程中，不仅能便于义务工作者的顺利及精确的治疗，同时也可有效的减轻对患者身体造成的过度损伤及不适感。
3.目前除过将钛骨针用于缝合治疗外，还将其多用于骨科中的骨连接治疗中，因钛具有的高强度，可以提高对患者的骨连接治疗效果，在后期患者康复后，也可容许患者具有较大的活动范围，降低骨类疾病对患者生活造成的较大影响。而目前钛材多用于工业领域中，因其通常具有较大的规格尺寸，因此其强度能满足相应领域的需要，而在骨科治疗中，为减少治疗的难度及对骨病患者后期活动造成的影响，通常会制作规格较小，尤其是外径小的钛骨针，因而需要更高的强度，其他工业领域中制备的钛材工艺不能满足钛骨针的强度需求，在将其应用骨科治疗中，较细的钛骨针会存在断裂，而较粗的钛骨针则对治疗存在难度，以及后期患者的正常活动造成影响。


技术实现要素：

4.针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种医用高强度钛骨针加工方法，通过本方法制备的钛骨针，可以保持在较小的外径尺寸下，相较于工业领域中制备的钛材具有更高的本体强度，在进行后期治疗时，能有效降低治疗难度，并同时保证具有长时间的连接强度和允许患者较大的可活动范围，可广泛应用于骨科治疗中。
5.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种医用高强度钛骨针加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.s1、选料：选择钛铸锭，其成分百分比含量要求为：al：6.0-6.4、fe：0.18-0.15、v：4.1-3.7、o:0.16-0.18；
7.s2、墩拔加工：采用三墩三拔成型加工，墩拔温度为1100-1200℃；
8.s3、锻造：采用两火次锻造加工，一火次锻造温度为980-990℃，二火次锻造温度为960-980℃；
9.s4、修磨：将锻造后的铸锭修磨成长宽尺寸相等的方料；
10.s5、轧制方坯：轧制温度为940-950℃；
11.s6、一次轧制棒坯：轧制温度为930-950℃；
12.s7、扒皮修磨：将轧制后的棒材表皮去除后对表面进行修磨；
13.s8、二次轧制棒坯：轧制温度为910-930℃；
14.s9、拉丝：采用七道次拉丝成型，每道次缩颈不小于0.5mm；
15.s10、退火：丝材的退火温度为650-700℃；
16.s11、高频丝材调直：高频调直的电流为18-20a、速度为9m/min；
17.s12、钛丝退火：钛丝的退火温度为680-700℃。
18.优选的，在步骤s9中，所述拉丝为热拉丝工艺，一道次拉丝温度为875-885℃、二道次拉丝温度为865-875℃、三道次拉丝温度为855-865℃、四道次拉丝温度为845-855℃、五道次拉丝温度为835-845℃、六道次拉丝温度为825-835℃、七道次拉丝温度为825-835℃。
19.优选的，所述热拉丝工艺每道次的拉丝温度依次为：一道次拉丝温度为880℃、二道次拉丝温度为870℃、三道次拉丝温度为860℃、四道次拉丝温度为850℃、五道次拉丝温度为840℃、六道次拉丝温度为830℃、七道次拉丝温度为830℃。
20.优选的，在步骤s9中，丝材的退火温度为700℃。
21.本发明的有益效果是：本制备方法通过在包括如选料、多工艺制备(包括墩拔、轧制、热拉丝及高频校直)等方面均相较于工业领域的钛材制备具有明显的区别特性，以使得制备成型的钛骨针具有较好的强度提高作用。
22.通过本发明制备的钛丝(骨针)的抗拉强度均大于1200mpa，相较于常规制备的钛丝(骨针)均具有更高的抗拉强度，本发明制备的钛骨针能制备较小的外径并保证足够的强度和较小的重量，从而实现更加精确的治疗效果，同时也可有效的减轻对患者身体造成的过度损伤及不适感，并且在此基础上还能扩大治疗后患者的活动范围，可广泛应用于骨科治疗中。
附图说明
23.图1为本发明医用高强度钛骨针加工流程图。
24.图2为普通制备与实施例一外径相同的钛丝的强度检测报告。
25.图3为本发明实施例一制备的钛丝的强度检测报告。
26.图4为普通制备与实施例二外径相同的钛丝的强度检测报告。
27.图5为本发明实施例二制备的钛丝的强度检测报告。
28.图6为普通制备与实施例三外径相同的钛丝的强度检测报告。
29.图7为本发明实施例三制备的钛丝的强度检测报告。
30.图8为本发明实施例高频调直操作示意图。
31.图9为本发明图8中旋转调直筒侧视图。
具体实施方式
32.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
33.实施例一
34.一种医用高强度钛骨针加工方法，包括以下步骤：
35.s1、选料：选择规格为φ600*1900mm的钛铸锭，其成分百分比含量要求为：al：6.0、fe：0.18、v：4.1、o:0.16；
36.s2、墩拔加工
37.将φ600*1900mm的钛铸锭加热至1100℃，一墩至φ700mm、拔至
□
560*1100mm；
38.二墩至φ600mm、拔至
□
560*1100mm；
39.三墩至φ600mm、拔至
□
400*2000mm；
40.并最终优选在1050℃下墩拔整形至
□
150*lmm。
41.s3、锻造：采用两火次锻造加工，一火次锻造温度为980℃，二火次锻造温度为960℃；
42.s4、修磨：将锻造后的铸锭修磨成
□
150*
□
150mm的方料；
43.s5、轧制方坯：轧制温度为940℃，尺寸形变范围为
□
150～
□
180mm*
□
150～
□
180mm；
44.s6、一次轧制棒坯：在930℃下轧制成φ50mm的黑皮棒(保证棒材组织无过热)；
45.s7、扒皮修磨：将轧制后的棒材表皮去除后对表面进行修磨，表面尺寸为φ48.5mm；
46.s8、二次轧制棒坯：在910℃下轧制成φ8mm尺寸(保证棒材组织无过热)；
47.s9、拉丝：采用七道次拉丝成型，每道次拉丝温度依次为：一道次拉丝温度为875℃、二道次拉丝温度为865℃、三道次拉丝温度为855℃、四道次拉丝温度为845℃、五道次拉丝温度为835℃、六道次拉丝温度为825℃、七道次拉丝温度为825℃，检测并保证每道次缩颈不小于0.5mm，最终拉丝成型至φ1.5mm的钛丝。
48.s10、钛丝收盘退火：将七道次拉丝后的钛丝收盘(收盘直径在650-700mm之间)并进行退火处理，退火温度为650℃；
49.s11、高频丝材调直：高频调直的电流为19a、速度为9m/min；
50.本技术采用公开号为cn210596194u，发明名称为：“一种超高频丝材热处理装置”实现对本技术钛丝的高频加热，在该实施例一种，选用高频加热的电流为19a，在该电流下，金属管4对绝缘管7达到的温度传递约为750℃，钛丝穿过该绝缘管7后，对钛丝内部组织实现软化的作用。
51.在上述经过高频高温软化后随即通过如图8-9所示调直装置进行调直操作，具体结构包括有旋转调直筒1(其通过皮带5可在调直中持续转动)，其内间距设置有上下依次错位的上调直模具21和下调直模具22，两者的相对面上均开设有调直槽201，并且上调直模具21和下调直模具22通过旋转调直筒1上穿设的调节螺杆3可实现两者的相对靠近或远离，以调节两者之间的间距，适配于不同直径的钛丝的紧贴调直作用。
52.而目前丝材在完成冷调直后虽然直线度达到要求，但机械性能不达标，主要表现在屈服性能上，达不到860mp以上。因此，本技术通过高频在调直时给以合适的温度，以此来消除冷加工产生的机械应力，同时根据说明书检验数据的记载，获得较佳的调直行走的线速度(为9m/min)与加热温度及电流大小适时配比，通过确定钛丝的线速度，根据钛丝的直径调整适配的高频加热电流及达到的加热温度，以获得医用钛骨针所需要的高强度要求，同时也满足医疗gb/t13810一17的标准。
53.s12、钛丝退火：钛丝的退火温度为680℃。
54.优选的，在进行丝材高频校直后还包括性能检测，钛丝抗拉强度应大于1100mpa；性能检测完后磨制机加，直径公差保持在-0.015至-0.025mm之间；再进行抛光精整，保持钛丝表面光洁度≥1.6
▽
，最终进行成品包装。
55.强度检测
56.如图2-3检测报告所示，图2为常规制备的钛丝进行强度的检测报告，图3为通过实施例一制备的钛丝的强度检测报告，两者进行对比，常规制备的钛丝的抗拉强度为1091mpa，实施例一制备的钛丝的强度为1262mpa，因此通过本发明制备的钛丝(骨针)的强度明显高于常规制备的钛丝的强度。
57.实施例二
58.一种医用高强度钛骨针加工方法，包括以下步骤：
59.s1、选料：选择规格为φ600*1900mm的钛铸锭，其成分百分比含量要求为：al：6.2、fe：0.16、v：3.9、o:0.17；
60.s2、墩拔加工
61.将φ600*1900mm的钛铸锭加热至1150℃，一墩至φ700mm、拔至
□
560*1100mm；
62.二墩至φ600mm、拔至
□
560*1100mm；
63.三墩至φ600mm、拔至
□
400*2000mm；
64.并最终优选在1080℃下墩拔整形至
□
150*lmm。
65.s3、锻造：采用两火次锻造加工，一火次锻造温度为985℃，二火次锻造温度为970℃；
66.s4、修磨：将锻造后的铸锭修磨成
□
150*
□
150mm的方料；
67.s5、轧制方坯：轧制温度为945℃，尺寸形变范围为
□
150～
□
180mm*
□
150～
□
180mm；
68.s6、一次轧制棒坯：在940℃下轧制成φ58mm的黑皮棒(保证棒材组织无过热)；
69.s7、扒皮修磨：将轧制后的棒材表皮去除后对表面进行修磨，表面尺寸为φ56.0mm；
70.s8、二次轧制棒坯：在920℃下轧制成φ8.7mm尺寸(保证棒材组织无过热)；
71.s9、拉丝：采用七道次拉丝成型，每道次拉丝温度依次为：一道次拉丝温度为880℃、二道次拉丝温度为870℃、三道次拉丝温度为860℃、四道次拉丝温度为850℃、五道次拉丝温度为840℃、六道次拉丝温度为830℃、七道次拉丝温度为830℃，检测并保证每道次缩颈不小于0.5mm，最终拉丝成型至φ1mm的钛丝。
72.s10、钛丝收盘退火：将七道次拉丝后的钛丝收盘(收盘直径在650-700mm之间)并进行退火处理，退火温度为680℃；
73.s11、高频丝材调直：高频调直的电流为20a(该电流下，金属管4达到的温度约为800℃)、速度为9m/min；
74.s12、钛丝退火：钛丝的退火温度为700℃。
75.高频校直完成后包括同实施例一的性能检测、磨制机加、抛光精整及成品包装。
76.强度检测
77.如图4-5检测报告所示，图4为常规制备的钛丝进行强度的检测报告，图5为通过实施例二制备的钛丝的强度检测报告，两者进行对比，常规制备的钛丝的抗拉强度为995mpa，实施例二制备的钛丝的强度为1295mpa，因此通过本发明制备的钛丝(骨针)的强度明显高于常规制备的钛丝的强度。
78.实施例三
79.一种医用高强度钛骨针加工方法，包括以下步骤：
80.s1、选料：选择规格为φ600*1900mm的钛铸锭，其成分百分比含量要求为：al：6.4、fe：0.15、v：3.7、o:0.18；
81.s2、墩拔加工
82.将φ600*1900mm的钛铸锭加热至1200℃，一墩至φ700mm、拔至
□
560*1100mm；
83.二墩至φ600mm、拔至
□
560*1100mm；
84.三墩至φ600mm、拔至
□
400*2000mm；
85.并最终优选在1100℃下墩拔整形至
□
150*lmm。
86.s3、锻造：采用两火次锻造加工，一火次锻造温度为990℃，二火次锻造温度为980℃；
87.s4、修磨：将锻造后的铸锭修磨成
□
150*
□
150mm的方料；
88.s5、轧制方坯：轧制温度为950℃，尺寸形变范围为
□
150～
□
180mm*
□
150～
□
180mm；
89.s6、一次轧制棒坯：在950℃下轧制成φ65mm的黑皮棒(保证棒材组织无过热)；
90.s7、扒皮修磨：将轧制后的棒材表皮去除后对表面进行修磨，表面尺寸为φ63.5mm；
91.s8、二次轧制棒坯：在930℃下轧制成φ9.5mm尺寸(保证棒材组织无过热)；
92.s9、拉丝：采用七道次拉丝成型，每道次拉丝温度依次为：一道次拉丝温度为885℃、二道次拉丝温度为875℃、三道次拉丝温度为865℃、四道次拉丝温度为855℃、五道次拉丝温度为845℃、六道次拉丝温度为835℃、七道次拉丝温度为835℃，检测并保证每道次缩颈不小于0.5mm，最终拉丝成型至φ3mm的钛丝。
93.s10、钛丝收盘退火：将七道次拉丝后的钛丝收盘(收盘直径在650-700mm之间)并进行退火处理，退火温度为700℃；
94.s11、高频丝材调直：高频调直的电流为18a(该电流下，金属管4达到的温度约为700℃)、速度为9m/min；
95.s12、钛丝退火：钛丝的退火温度为690℃。
96.高频校直完成后包括同实施例一的性能检测、磨制机加、抛光精整及成品包装。
97.强度检测
98.如图6-7检测报告所示，图6为常规制备的钛丝进行强度的检测报告，图7为通过实施例三制备的钛丝的强度检测报告，两者进行对比，常规制备的钛丝的抗拉强度为942mpa，实施例三制备的钛丝的强度为1242mpa，因此通过本发明制备的钛丝(骨针)的强度明显高于常规制备的钛丝的强度。
99.综上，通过本发明制备的钛丝(骨针)的抗拉强度均大于1200mpa，相较于常规制备的钛丝(骨针)均具有更高的抗拉强度，本发明制备的钛骨针能制备较小的外径并保证足够的强度和较小的重量，从而实现更加精确的治疗效果，同时也可有效的减轻对患者身体造成的过度损伤及不适感，并且在此基础上还能扩大治疗后患者的活动范围。
100.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变
化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。