一种医用高性能抗菌钛合金板材的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115786747A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211484706.0(22)申请日2022.11.24(71)申请人西北有色金属研究院地址710016陕西省西安市未央区未央路96号(72)发明人麻西群余森周文昊程军荆磊(74)专利代理机构西安创知专利事务所61213专利代理师马小燕(51)Int.Cl.C22C1/02(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22F1/18(2006.01)B21C37/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种医用高性能抗菌钛合金板材的制备方法(57)摘要本发明公开了一种医用高性能抗菌钛合金板材的制备方法，该方法包括：一、采用真空磁悬浮感应熔炼炉熔炼得到钛合金铸锭；二、将钛合金铸锭去除冒口及缺陷修磨成圆柱锭后进行退火，然后进行等温锻压获得细晶化板坯；三、将细晶化板坯低温退火处理后温轧，再经矫平、酸洗得到板材；四、将板材包套后累积叠轧得到医用高性能抗菌钛合金板材。本发明通过采用真空磁悬浮熔炼结合两相区大变形的等温锻造，使得钛合金板材具有等轴超细晶组织，且表面光亮平整，产品强度、弹性模量塑性达到了较佳的生物力学适配度，抗菌性能稳定持久，并具有优良的骨整合特性，本发明的制备工序简单，成本低，残余料可重复利用，且对设备的要求低，适用于工业生产。CN115786747ACN115786747A权利要求书1/1页1.一种医用高性能抗菌钛合金板材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、采用真空磁悬浮感应熔炼炉熔炼2～3次，得到成分均匀的钛合金铸锭；步骤二、将步骤一中得到的钛合金铸锭去除冒口及缺陷修磨成圆柱锭，然后在780℃～850℃退火1h～2h，采用超塑成形设备或热成形设备对退火后的圆柱锭进行等温锻压，锻压速率为0.2mm/s～0.3mm/s，锻压温度为650℃～800℃，锻压变形量为50％～80％，获得细晶化板坯；步骤三、将步骤二中得到的细晶化板坯进行低温退火处理，然后进行温轧，再经矫平、酸洗，得到厚度为1mm～5mm的板材；步骤四、将步骤三中得到的板材进行包套后累积叠轧，得到厚度为0.1mm～1mm的医用高性能抗菌钛合金板材；所述医用高性能抗菌钛合金板材由以下质量含量的元素成分组成：Mo10％～25％，Ag0.2％～5％，杂质O≤0.15％，余量为Ti。2.根据权利要求1所述的一种医用高性能抗菌钛合金板材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述低温退火处理的温度为400℃～500℃，保温时间为30min～60min；所述温轧的道次变形量为15％～25％。3.根据权利要求1所述的一种医用高性能抗菌钛合金板材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述包套采用的材料为厚度1mm～2mm的304L不锈钢板，所述累积叠轧的总变形量为80％以上。4.根据权利要求1所述的一种医用高性能抗菌钛合金板材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述医用高性能抗菌钛合金板材的抗拉强度为937MPa～1308MPa，屈服强度为919MPa～1242MPa，弹性模量为72GPa～76GPa，延伸率为15.5％～21％，显微硬度HV为360～430。2CN115786747A说明书1/7页一种医用高性能抗菌钛合金板材的制备方法技术领域[0001]本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种医用高性能抗菌钛合金板材的制备方法。背景技术[0002]目前，牙种植体、人工关节等外科植入类医疗器械已广泛应用于各类骨创伤及骨缺损患者，而应用最多的医用材料仍是纯钛及Ti6Al4V钛合金。近年来随着医疗行业的发展，一批新型低模量钛合金也被纳入了外科植入物国际标准，如：Ti‑13Nb‑13Zr、Ti‑13Nb‑13Zr(ASTMF1713)、Ti‑12Mo‑6Zr‑2Fe(ASTMF1813)、Ti‑15Mo(ASTMF2066)、Ti‑15Mo‑5Zr‑3Al(JIST7401‑6)、Ti‑45Nb(AMS4982)、Ti‑2.5Al‑5Mo‑5V(VT16)、Ti‑5Al‑2Sn(VT5‑1)等，这些合金由于较低的弹性模量而被广泛用于制作股骨柄、人工关节、种植体等各类医疗器械。但长期临床研究表明，器械的强度较低，且由于长期处于复杂的微环境中易形成细菌生物膜而发生感染或炎症，从而造成的手术失败等医疗事故屡见不鲜。因此，为了解决目前医用钛合金本体易发生感染及强度不够等技术难题，降低植体与自体间的“应力屏蔽”效应，进一步提高和拓宽现有植入器械的使用性能，提升我国钛合金行业和医疗器械行业的科技水平和竞争力，实现具有多重效果的低成本、低模量、高强度、强抗菌特性的医用β钛合金材料及器械迫在眉睫。发明内容[0003]本