[发明专利]一种同轴复合丝材及其制造方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及金属复合加工技术领域，特别是涉及一种同轴复合丝材及其制造方法和用途。

背景技术

随着材料科学的发展，各种性能优良的新材料不断地出现，并广泛地应用于各个领域。然而，科学技术的进步对材料的性能提出了更高的要求，复合材料是应现代科学技术发展涌现出的具有极大生命力的新型材料，它由两种或两种以上性质不同的材料，通过各种工艺手段组合而成。复合材料的各个组成材料在性能上起协同的作用，得到单一材料无法比拟的优越的综合性能。

Ni-Ti等形状记忆合金是新型的功能材料，具有特殊的形状记忆效应和超弹性，加之较高的强度、抗腐蚀性和良好的生物兼容性，在医疗器械等多领域获得了重要的应用。有些场合需要即利用此类材料的弹性和记忆效应，又需要其他材料的刚性和强度。但由于此类材料与其他材料的连接存在技术难点，目前对焊接或其他连接方式的探索还处在研究阶段，其应用受到很大的限制。例如在治疗冠心病的经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，简称PCI)手术中，对导管和植入器械进入人体器官起导轨和定位作用的导丝，在临床应用上要求其近端具备一定的推送性、操控性，而远端进入迂曲血管要求具有柔软性和恢复性，这需要制作导丝近端的材料具有一定的刚度和硬度，制作导丝远端的材料具有一定的弹性和柔软性。为了达到这样的目的，在专利US6602208中采用套管将不锈钢和镍钛合金连接起来，这样做在制造工艺上比较复杂，且管状部位硬度较高，是导丝长度方向的一个硬结，影响了长度方向弹性的连贯性，并且，不锈钢和镍钛合金丝材进入套管时需要磨细，此部位在导丝使用中存在不能完全传递扭转力并存在一定的安全隐患；在特开2008-161599和特开2008-168004等专利中采用对接焊接方法将导丝主体两部分焊接起来，对接焊接的接触面积小，焊接接头使用性能存在安全隐患。在专利US6039699A中公开了一种带有柔性远端的刚性导管导丝，将外层材料直接包裹到核材料上，此种方法会存在两种材料结合面不够紧密，在后续导丝远端无心磨削过程中，两材料过渡处会出现界面分层和局部开裂，在导丝使用中可能导致伤害血管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于制作导丝的同轴复合丝材，兼具内芯材料具有高弹性和覆层材料具有大刚性的特点。针对上述方法中两种材料结合强度低等问题，提供一种材料复合方法和工艺，在两材料保持自身特性的同时，实现两材料间牢固的冶金结合，满足导丝的使用要求。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提供一种同轴复合丝材，包括丝材内芯(或称芯材)和覆层，其中，内芯是高弹性、刚性小的金属及合金材料，覆层为强度高、刚性大的金属及合金材料，两者同心同轴按一定比例组成一定尺寸的丝材。该同轴复合丝材的内芯为Ni-Ti系合金；或Cu-Zn合金；或Cu-Zn-X合金(X是Be、Si、Sn、Al之中的至少一种)；或Ni-Al系合金；或Ni-Cr系合金；或Fe-Mn系合金等，或包括至少一种前述金属合金的混合材料；其覆层材料为奥氏体不锈钢，例如SUS304、SUS316、SUS316L等，或马氏体不锈钢，例如SUS 403、SUS 410、SUS 420、SUS 440以及1RK91等，或是钴基合金，例如MP35N、L605、Elgiloy(ELGILOY公司的非磁性合金，为钴铬镍合金，具备高强度、可塑性和较好的机械性能)、3J21等，或包括至少一种前述金属及合金的混合材料。

本发明的同轴复合丝材，丝材横截面上芯材占有的面积百分比优选为30％-85％；丝材的直径优选为0.1～0.89mm。

本发明的同轴复合丝材，是采用芯材棒料放入合适尺寸的管状覆层材料中，经过爆炸复合、施加压力复合或芯层材料外覆带材焊管等方法进行复合，复合的坯料经过高温短时退火处理后，进行多次拉拔，拉拔道次间按照覆层退火温度和覆层厚度来计算退火时间进行管式快速退火处理，直至拉拔至所需要的尺寸。

本发明与现有技术相比，芯材与覆材之间由于棒料的复合及多次拉拔过程中模具对丝材施加的压力，保证了覆层与内芯两材料间具有高的结合强度，避免了在应用过程中由于无心磨削或其他加工方式导致的界面分层和局部开裂等问题。另外，由于在丝材拉拔过程中采用了管式快速退火热处理工艺，保证了两种材料特有的力学性能。